Calcul littéral : développer et factoriser (4e)

Quand le dernier arbre aura été abattu, quand la dernière rivière aura été empoisonnée , quand le dernier poisson aura été péché, alors on saura que l'argent ne se mange pas.

Geronimo (sur mon Tshirt)

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Généralités

Qu’est-ce qu’une expression littérale ?

Une expression littérale est une expression qui contient une ou plusieurs lettres.

À quoi cela sert-il ?

Décrire une règle de calcul

Par exemple la distributivité, vue en 5e : k(a+b) = ka + kb.

Retenir une formule

Plutôt que « l’aire d’un rectangle est le produit de la longueur par la largeur », on retient A = L × l.

Résoudre un problème en désignant une inconnue

Paul a 6 billes de plus que Pierre, et il en a le triple. Combien Pierre en a-t-il ? On note n le nombre de billes de Pierre et on résout :

n + 6 = 3n

6 = 2n

n = 3

Pierre a donc 3 billes (et Paul en a 9).

Exprimer une valeur « en fonction de »

ABCD est un carré de 4 cm de côté, E un point de [AB] avec AE = x. Exprimons l’aire du rectangle EBCF en fonction de x.

Figure : Carré EBCF

Comme EB = FC = 4 − x :

aire = 4(4 − x) = 16 − 4x

Développer

Distributivité simple

Pour tous les nombres k, a et b : k(a + b) = ka + kb k(a − b) = ka − kb

10(5 + 3) = 50 + 30

2(8 − x) = 16 − 2x

Supprimer des parenthèses

On peut supprimer des parenthèses précédées d’un « + » sans rien changer ; précédées d’un « − », on change tous les signes à l’intérieur.

Exemple 1. E = (2 + 3x) + (3 − 2x).

E = 2 + 3x + 3 − 2x = x + 5

Exemple 2. E = (2 + 3x) − (3 − 2x).

E = 2 + 3x − 3 + 2x = 5x − 1

Distributivité double

Pour tous les nombres a, b, c et d : (a + b)(c + d) = ac + ad + bc + bd

Démonstration (en appliquant deux fois la distributivité simple) :

(a + b)(c + d) = (a + b)c + (a + b)d = ac + bc + ad + bd

Exemple.

(x + 2)(x + 3) = x2 + 3x + 2x + 6 = x2 + 5x + 6

Factoriser

Factoriser, c’est l’opération inverse de développer : transformer une somme en un produit, en mettant en évidence un facteur commun.

Pour tous les nombres k, a et b : ka + kb = k(a + b).

Facteur commun visible

7x + 7 × 3 = 7(x + 3)

5x2 + 10x = 5x(x + 2)

Facteur commun entre parenthèses

Le facteur commun peut être une parenthèse.

(x + 1) × 4 + (x + 1) × 2 = (x + 1)(4 + 2) = 6(x + 1)

Instructions officielles

Contenu

Compétences

Exemples d'activité, commentaires

A cette occasion, le test d'une égalité par substitution de valeurs numériques aux lettres prend tout son intérêt. Le travail proposé s'articule autour de trois axes:

La transformation d'une expression littérale s'appuie nécessairement sur la reconnaissance de sa structure (somme, produit) et l'identification des termes ou des facteurs qui y figurent.

L'attention de l'élève sera attirée sur les formes réduites visées du type

ax + b ou ax2 + bx + c.

Les situations proposées doivent exclure tout type de virtuosité et répondre à chaque fois à un objectif précis (résolution d'une équation, gestion d'un calcul numérique, établissement d'un résultat général). En particulier, les expressions à plusieurs variables introduites a priori sont évitées.

Les activités de développement prolongent celles qui sont pratiquées en classe de cinquième à partir de l'utilisation de l'identité
k(a + b) = ka + kb.

Le développement de certaines expressions du type
(a + b) (c + d)
peut conduire à des simplifications d'écriture ou de calcul, mais les identités remarquables ne sont pas au programme.

L'objectif reste de développer pas à pas l'expression puis de réduire l'expression obtenue.

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Référence au programme : Programme de mathématiques du cycle 4 (arrêté du 9 novembre 2015 modifié), encore en vigueur en classe de quatrième ; le nouveau programme (arrêté du 18 février 2026) s'y appliquera à la rentrée 2027. Domaine : Nombres et calculs.

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