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Trouvez l'erreur ! Mathématiques Collège-Lycée

Tout au long de votre scolarité, vous avez surement dû rencontrer beaucoup d'équations. Vous avez peut-être le sentiment d'être parfaitement capable de résoudre de simples équations du collège ou du lycée ? Et bien vous verrez qu'une erreur est très vite arrivée...

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Note : Toutes les variables appartiennent à R\mathbb{R}.

Solutions à la fin !

Niveau 1 : Un bon début !

Ici, chaque ligne correspond à la ligne précédente à laquelle on ajoute ce qui est écrit à sa droite. Surtout, prenez votre temps ! Ce n’est pas un exercice compliqué, rappelez-vous juste de toutes les règles apprises au collège :).

  1. a=ba = b
  2. aa=baaa = ba En multipliant par a
  3. a2b2=bab2a^2 - b^2 = ba - b^2 En soustrayant b2b^2
  4. (a+b)(ab)=b(ab)(a+b)(a-b) = b(a-b) Identité remarquable : (a+b)(ab)=a2b2(a+b)(a-b) = a^2 - b^2
  5. a+b=ba+b = b En divisant par (ab)(a-b)
  6. b+b=bb+b = b En remplaçant aa par bb
  7. 2b=b2b = b
  8. 2=12 = 1 En divisant par b

Avez-vous trouvé l’erreur ?

Niveau 2 : Racine carré

Selon le théorème de Pythagore, dans un triangle rectangle, le carré de l’hypothénuse est égale au carré de ses 2 autres cotés (a2+b2=c2a^2+b^2 = c^2). Ce n’est pas le sujet :). Pour ne pas vous faire piéger, ne pensez pas à ce théorème !

  1. a2+b2=9a^2 + b^2 = 9
  2. a2+b2=3\sqrt{a^2+b^2}=3 Racine carré de 9
  3. Si a=0a = 0
  4. 02+b2=3\sqrt{0^2+b^2}=3
  5. b2=3\sqrt{b^2}=3
  6. b=3b=3

Alors :) ? La dernière conclusion est incomplète. Pourquoi ?

Niveau 3 : Équation du second degré

Un niveau de première n’est pas requis pour résoudre l’équation ci-dessous, voilà votre indice.

  1. x+1x21=3\frac{x+1}{x^2-1} = 3
  2. x+1=3×(x21)x+1 = 3 \times (x^2 - 1)
  3. 3x2x4=03x^2-x-4 = 0 <-Formule de résolution des équations de second degré
  4. x1,2=1±496x_{1,2} = \frac{1\pm\sqrt{49}}{6}
  5. x1,2={1,43}x_{1,2}=\{-1,\frac{4}{3}\}

Un détail ne vous chagrine pas?

Niveau 4 : Intégrale simple

Pour celle-ci, un niveau terminal est requis, mais cela reste une équation très simple !

xdx=x22\int x dx = \frac{x^2}{2}

Une ligne, une erreur… non négligeable !

Niveau 5 : Limite

Si vous connaissez votre cours de math de 1ère , il ne devrait y avoir aucun soucis :)

limn(1+1n)n\lim\limits_{\substack{n \to \infty}}(1+\frac{1}{n})^n

Comme limn(1+1n)=1\lim\limits_{\substack{n \to \infty}} (1 + \frac{1}{n}) = 1

Et : limnn=\lim\limits_{\substack{n \to \infty}} n = \infty

Donc : limn(1+1n)n=1=1\lim\limits_{\substack{n \to \infty}}(1+\frac{1}{n})^n = 1^\infty = 1

Logique non :) ?

Solution :

Niveau 1 :

a=ba=b donc ab=0a-b=0. Or, on ne peut pas diviser par 0 ! Erreur à la ligne 5

Niveau 2 :

Par convention, 9=3\sqrt{9}=3 uniquement. En revanche, b2=b\sqrt{b^2}=|b|. La ligne 5 donne donc b=3|b|=3, puis b{3,3}b\in\{-3,3\}. La ligne 6 oublie la solution b=3b=-3.

Niveau 3 :

La division par 0 ! Même problème que pour le niveau 1 mais un peu plus subtile :). -1 n’est donc pas solution de l’équation car (1)21=0(-1)^2-1=0.

De plus, l’utilisation de formules pour le second degrés n’était pas nécessaire ! Ne voyez-vous pas une identité remarquable ^^.

Niveau 4 :

+ C!! Evidemment. N’oubliez jamais cette constante, sinon votre résultat sera tout simplement faux. Pour rappel, la dérivé d’une constante est égale à 0. Ainsi, il n’est pas impossible que votre primitive possédait une constante :).

Pour vous remémorer de nombreuses notions sur les intégrales tel que l’intégration par partie ou le changement de variable, je vous renvois vers mon article : L’intégrale de x^i dx

En bonus, l’utilisation des nombres complexes :).

Niveau 5 :

Trouvez manuellement le vrai résultat de cette limite est plus compliqué. Mais c’est une formule très connue, vous avez sans doute déjà dû la voir dans un livre de première :

limn(1+1n)n=e\lim\limits_{\substack{n \to \infty}}(1+\frac{1}{n})^n = e

En revanche, même sans connaitre cette formule, vous auriez dû repérer la forme indéterminée : 11^\infty. Si vous (comme moi avant) ne saviez pas pourquoi 111^\infty\neq 1 dans tout les cas, maintenant vous avez un parfait contre-exemple:).

Pour calculer cette limite, on peut utiliser le logarithme et l’équivalent ln(1+x)x\ln(1+x)\sim x lorsque x0x\to0, ou un développement limité.