Racines Et Simplifications
1. Énoncé du problème :
On considère les réels
$$A = (2 - \sqrt{5})(2 + \sqrt{5})^2, \quad B = 3\sqrt{12} - \frac{1}{2} \sqrt{108} - \sqrt{8} \times \sqrt{2},$$
$$a = -3 \sqrt{3} + 4, \quad b = -2 - \sqrt{5}, \quad c = 2 + \sqrt{5}, \quad d = 3 \sqrt{3} - 4.$$
Parmi $a, b, c, d$, déterminer ceux qui sont égaux à $A$ et $B$.
2. Énoncé du problème :
On donne
$$x = \frac{-1}{3 - 2 \sqrt{2}}, \quad y = \sqrt{\frac{1}{2}} - \sqrt{\frac{3}{2}}, \quad z = \sqrt{\frac{1}{2}} + \sqrt{\frac{3}{2}}.$$
**1. Calcul de $A$ :**
1. Développons $(2 + \sqrt{5})^2$ :
$$ (2 + \sqrt{5})^2 = 2^2 + 2 \times 2 \times \sqrt{5} + (\sqrt{5})^2 = 4 + 4\sqrt{5} + 5 = 9 + 4\sqrt{5}. $$
2. Calculons $A$ :
$$ A = (2 - \sqrt{5})(9 + 4\sqrt{5}) = 2 \times 9 + 2 \times 4\sqrt{5} - \sqrt{5} \times 9 - \sqrt{5} \times 4\sqrt{5} = 18 + 8\sqrt{5} - 9\sqrt{5} - 4 \times 5. $$
3. Simplifions :
$$ A = 18 + (8\sqrt{5} - 9\sqrt{5}) - 20 = 18 - \sqrt{5} - 20 = -2 - \sqrt{5}. $$
4. On remarque que $A = b$.
**2. Calcul de $B$ :**
1. Simplifions chaque terme :
$$ \sqrt{12} = \sqrt{4 \times 3} = 2 \sqrt{3}, $$
$$ \sqrt{108} = \sqrt{36 \times 3} = 6 \sqrt{3}, $$
$$ \sqrt{8} = \sqrt{4 \times 2} = 2 \sqrt{2}. $$
2. Calculons $B$ :
$$ B = 3 \times 2 \sqrt{3} - \frac{1}{2} \times 6 \sqrt{3} - 2 \sqrt{2} \times \sqrt{2} = 6 \sqrt{3} - 3 \sqrt{3} - 2 \times 2 = 3 \sqrt{3} - 4. $$
3. On remarque que $B = d$.
**3. Résumé pour la question 1 :**
$$ A = b = -2 - \sqrt{5}, \quad B = d = 3 \sqrt{3} - 4. $$
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**Question 2a : Montrer que $x = -3 - 2 \sqrt{2}$ et encadrer $x$ à $10^{-1}$ près.**
1. Rationalisons le dénominateur de $x$ :
$$ x = \frac{-1}{3 - 2 \sqrt{2}} \times \frac{3 + 2 \sqrt{2}}{3 + 2 \sqrt{2}} = \frac{-1 (3 + 2 \sqrt{2})}{(3)^2 - (2 \sqrt{2})^2} = \frac{-3 - 2 \sqrt{2}}{9 - 8} = -3 - 2 \sqrt{2}. $$
2. Pour l'encadrement, sachant $1,414 < \sqrt{2} < 1,415$ :
$$ x = -3 - 2 \sqrt{2} \in [-3 - 2 \times 1,415, -3 - 2 \times 1,414] = [-3 - 2,83, -3 - 2,828] = [-5,83, -5,828]. $$
3. Arrondi à $10^{-1}$ près :
$$ x \approx -5,8. $$
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**Question 2b : Calculer $y^2$ et $z^2$.**
1. Calcul de $y^2$ :
$$ y = \sqrt{\frac{1}{2}} - \sqrt{\frac{3}{2}} = \frac{1}{\sqrt{2}} - \frac{\sqrt{3}}{\sqrt{2}} = \frac{1 - \sqrt{3}}{\sqrt{2}}. $$
2. Donc
$$ y^2 = \left( \frac{1 - \sqrt{3}}{\sqrt{2}} \right)^2 = \frac{(1 - \sqrt{3})^2}{2} = \frac{1 - 2 \sqrt{3} + 3}{2} = \frac{4 - 2 \sqrt{3}}{2} = 2 - \sqrt{3}. $$
3. Calcul de $z^2$ :
$$ z = \sqrt{\frac{1}{2}} + \sqrt{\frac{3}{2}} = \frac{1 + \sqrt{3}}{\sqrt{2}}, $$
4. Donc
$$ z^2 = \left( \frac{1 + \sqrt{3}}{\sqrt{2}} \right)^2 = \frac{(1 + \sqrt{3})^2}{2} = \frac{1 + 2 \sqrt{3} + 3}{2} = \frac{4 + 2 \sqrt{3}}{2} = 2 + \sqrt{3}. $$
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**Question 2c : Déduire que**
$$ \sqrt{2} - \sqrt{3} + \sqrt{2} + \sqrt{3} = \sqrt{6}. $$
1. Additionnons les termes à gauche :
$$ (\sqrt{2} + \sqrt{2}) + (-\sqrt{3} + \sqrt{3}) = 2 \sqrt{2} + 0 = 2 \sqrt{2}. $$
2. Or, la question semble contenir une erreur typographique car
$$ \sqrt{2} - \sqrt{3} + \sqrt{2} + \sqrt{3} = 2 \sqrt{2} \neq \sqrt{6}. $$
3. Cependant, en utilisant les résultats de $y^2$ et $z^2$ :
$$ y^2 + z^2 = (2 - \sqrt{3}) + (2 + \sqrt{3}) = 4. $$
4. On remarque que
$$ y + z = \sqrt{\frac{1}{2}} - \sqrt{\frac{3}{2}} + \sqrt{\frac{1}{2}} + \sqrt{\frac{3}{2}} = 2 \sqrt{\frac{1}{2}} = \sqrt{2}. $$
5. En fait, la somme $y^2 + z^2 = 4$ et le produit $yz = \left( \sqrt{\frac{1}{2}} \right)^2 - \left( \sqrt{\frac{3}{2}} \right)^2 = \frac{1}{2} - \frac{3}{2} = -1$.
6. Donc
$$ (y + z)^2 = y^2 + 2yz + z^2 = 4 + 2 \times (-1) = 4 - 2 = 2, $$
ce qui confirme que
$$ y + z = \sqrt{2}. $$
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**Réponses finales :**
- $A = b = -2 - \sqrt{5}$
- $B = d = 3 \sqrt{3} - 4$
- $x = -3 - 2 \sqrt{2} \approx -5,8$
- $y^2 = 2 - \sqrt{3}$
- $z^2 = 2 + \sqrt{3}$
- $\sqrt{2} - \sqrt{3} + \sqrt{2} + \sqrt{3} = 2 \sqrt{2} \neq \sqrt{6}$ (vérification d'une possible erreur dans l'énoncé)