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Exercices de Factorisation de Polynômes

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Par Pimath, 21 avril, 2026

Exercice 1 du 25/03/2026 — niveau ★★☆☆☆

\[ 3x^2 + 6x \]

Résultat

\[ 3x(x + 2) \]

Développement

Idée directrice

On cherche le plus grand facteur commun (PGFC) à tous les termes du polynôme. Ici, le PGFC est \(3x\).

Identification du PGFC

Les coefficients \(3\) et \(6\) ont pour PGCD \(3\). La variable \(x\) apparaît dans les deux termes avec un exposant au moins égal à \(1\). Donc PGFC \(= 3x\).

Mise en facteur commun

\[ 3x^2 + 6x = 3x \cdot x + 3x \cdot 2 = 3x(x + 2) \]

Vérification

\[ 3x(x+2) = 3x^2 + 6x \]

Résultat

\[ \boxed{3x(x+2)} \]

Exercice 2 du 25/03/2026 — niveau ★★☆☆☆

\[ 4x^3 - 8x^2 + 12x \]

Résultat

\[ 4x(x^2 - 2x + 3) \]

Développement

Identification du PGFC

Les coefficients \(4, 8, 12\) ont pour PGCD \(4\). La variable \(x\) apparaît dans tous les termes avec un exposant au moins égal à \(1\). Donc PGFC \(= 4x\).

Mise en facteur commun

\[ 4x^3 - 8x^2 + 12x = 4x\cdot x^2 - 4x\cdot 2x + 4x\cdot 3 = 4x(x^2 - 2x + 3) \]

Vérification

\[ 4x(x^2-2x+3) = 4x^3 - 8x^2 + 12x \]

Résultat

\[ \boxed{4x(x^2 - 2x + 3)} \]

Exercice 3 du 25/03/2026 — niveau ★★☆☆☆

\[ 6x^2y - 9xy^2 + 3xy \]

Résultat

\[ 3xy(2x - 3y + 1) \]

Développement

Identification du PGFC

Les coefficients \(6, 9, 3\) ont pour PGCD \(3\). La variable \(x\) apparaît avec un exposant au moins égal à \(1\), tout comme la variable \(y\). Donc PGFC \(= 3xy\).

Mise en facteur commun

\[ 6x^2y - 9xy^2 + 3xy = 3xy\cdot2x - 3xy\cdot3y + 3xy\cdot1 = 3xy(2x - 3y + 1) \]

Vérification

\[ 3xy(2x-3y+1) = 6x^2y - 9xy^2 + 3xy \]

Résultat

\[ \boxed{3xy(2x - 3y + 1)} \]

Exercice 4 du 25/03/2026 — niveau ★★☆☆☆

\[ x^2 - 16 \]

Résultat

\[ (x-4)(x+4) \]

Développement

Idée directrice

On reconnaît la différence de deux carrés : \(a^2 - b^2 = (a-b)(a+b)\) avec \(a = x\) et \(b = 4\).

Application de la formule

\[ x^2 - 16 = x^2 - 4^2 = (x-4)(x+4) \]

Vérification

\[ (x-4)(x+4) = x^2+4x-4x-16 = x^2-16 \]

Résultat

\[ \boxed{(x-4)(x+4)} \]

Exercice 5 du 25/03/2026 — niveau ★★☆☆☆

\[ 9x^2 - 25 \]

Résultat

\[ (3x-5)(3x+5) \]

Développement

Idée directrice

On reconnaît la différence de deux carrés avec \(a = 3x\) et \(b = 5\).

Application de la formule

\[ 9x^2 - 25 = (3x)^2 - 5^2 = (3x-5)(3x+5) \]

Vérification

\[ (3x-5)(3x+5) = 9x^2+15x-15x-25 = 9x^2-25 \]

Résultat

\[ \boxed{(3x-5)(3x+5)} \]

Exercice 6 du 25/03/2026 — niveau ★★☆☆☆

\[ x^2 + 6x + 9 \]

Résultat

\[ (x+3)^2 \]

Développement

Idée directrice

On reconnaît le carré d'un binôme : \(a^2+2ab+b^2 = (a+b)^2\) avec \(a=x\) et \(b=3\).

Vérification de la structure

Premier terme : \(x^2 = x^2\) \(\checkmark\)

Terme central : \(6x = 2\cdot x\cdot3\) \(\checkmark\)

Dernier terme : \(9 = 3^2\) \(\checkmark\)

Résultat

\[ \boxed{(x+3)^2} \]

Exercice 7 du 25/03/2026 — niveau ★★★☆☆

\[ x^2 + 5x + 6 \]

Résultat

\[ (x+2)(x+3) \]

Développement

Idée directrice

Un trinôme de la forme \(x^2+bx+c\) se factorise en \((x+p)(x+q)\) avec \(p+q=b\) et \(p\cdot q=c\).

Recherche de \(p\) et \(q\)

On cherche deux nombres dont le produit est \(6\) et la somme est \(5\) :

\[ p\cdot q = 6 \qquad p + q = 5 \implies p = 2,\; q = 3 \]

Factorisation

\[ x^2+5x+6 = (x+2)(x+3) \]

Vérification

\[ (x+2)(x+3) = x^2+3x+2x+6 = x^2+5x+6 \]

Résultat

\[ \boxed{(x+2)(x+3)} \]

Exercice 8 du 25/03/2026 — niveau ★★★☆☆

\[ x^2 - 7x + 12 \]

Résultat

\[ (x-3)(x-4) \]

Développement

Recherche de \(p\) et \(q\)

On cherche deux nombres dont le produit est \(12\) et la somme est \(-7\) :

\[ p\cdot q = 12 \qquad p+q = -7 \implies p=-3,\; q=-4 \]

Factorisation

\[ x^2-7x+12 = (x-3)(x-4) \]

Vérification

\[ (x-3)(x-4) = x^2-4x-3x+12 = x^2-7x+12 \]

Résultat

\[ \boxed{(x-3)(x-4)} \]

Exercice 9 du 25/03/2026 — niveau ★★★☆☆

\[ x^2 + x - 6 \]

Résultat

\[ (x+3)(x-2) \]

Développement

Recherche de \(p\) et \(q\)

On cherche deux nombres dont le produit est \(-6\) et la somme est \(1\) :

\[ p\cdot q = -6 \qquad p+q=1 \implies p=3,\; q=-2 \]

Factorisation

\[ x^2+x-6 = (x+3)(x-2) \]

Vérification

\[ (x+3)(x-2) = x^2-2x+3x-6 = x^2+x-6 \]

Résultat

\[ \boxed{(x+3)(x-2)} \]

Exercice 10 du 25/03/2026 — niveau ★★★☆☆

\[ 2x^2 + 7x + 3 \]

Résultat

\[ (2x+1)(x+3) \]

Développement

Idée directrice

Pour un trinôme \(ax^2+bx+c\) avec \(a\neq1\), on utilise la méthode du produit \(a\cdot c\) : on cherche deux nombres dont le produit est \(ac = 6\) et la somme est \(b = 7\).

Produit \(ac\) et recherche des facteurs

\[ a\cdot c = 2\cdot3 = 6 \qquad p+q=7 \implies p=1,\; q=6 \]

Décomposition du terme central

\[ 2x^2+7x+3 = 2x^2+x+6x+3 \]

Factorisation par regroupement

\[ = x(2x+1)+3(2x+1) = (2x+1)(x+3) \]

Vérification

\[ (2x+1)(x+3) = 2x^2+6x+x+3 = 2x^2+7x+3 \]

Résultat

\[ \boxed{(2x+1)(x+3)} \]

Exercice 11 du 25/03/2026 — niveau ★★★☆☆

\[ 3x^2 - 10x + 3 \]

Résultat

\[ (3x-1)(x-3) \]

Développement

Produit \(ac\) et recherche des facteurs

\[ a\cdot c = 3\cdot3 = 9 \qquad p+q=-10 \implies p=-1,\; q=-9 \]

Décomposition du terme central

\[ 3x^2-10x+3 = 3x^2-x-9x+3 \]

Factorisation par regroupement

\[ = x(3x-1)-3(3x-1) = (3x-1)(x-3) \]

Vérification

\[ (3x-1)(x-3) = 3x^2-9x-x+3 = 3x^2-10x+3 \]

Résultat

\[ \boxed{(3x-1)(x-3)} \]

Exercice 12 du 25/03/2026 — niveau ★★★☆☆

\[ 6x^2 + x - 2 \]

Résultat

\[ (3x+2)(2x-1) \]

Développement

Produit \(ac\) et recherche des facteurs

\[ a\cdot c = 6\cdot(-2) = -12 \qquad p+q=1 \implies p=4,\; q=-3 \]

Décomposition du terme central

\[ 6x^2+x-2 = 6x^2+4x-3x-2 \]

Factorisation par regroupement

\[ = 2x(3x+2)-(3x+2) = (3x+2)(2x-1) \]

Vérification

\[ (3x+2)(2x-1) = 6x^2-3x+4x-2 = 6x^2+x-2 \]

Résultat

\[ \boxed{(3x+2)(2x-1)} \]

Exercice 13 du 25/03/2026 — niveau ★★★★☆

\[ x^3 - x \]

Résultat

\[ x(x-1)(x+1) \]

Développement

Première étape : mise en facteur de \(x\)

\[ x^3 - x = x(x^2 - 1) \]

Deuxième étape : différence de deux carrés

\[ x^2 - 1 = (x-1)(x+1) \]

Factorisation complète

\[ x^3-x = x(x-1)(x+1) \]

Vérification

\[ x(x-1)(x+1) = x(x^2-1) = x^3-x \]

Résultat

\[ \boxed{x(x-1)(x+1)} \]

Exercice 14 du 25/03/2026 — niveau ★★★★☆

\[ x^3 + 8 \]

Résultat

\[ (x+2)(x^2 - 2x + 4) \]

Développement

Idée directrice

On reconnaît la somme de deux cubes : \(a^3+b^3=(a+b)(a^2-ab+b^2)\) avec \(a=x\) et \(b=2\).

Application de la formule

\[ x^3+8 = x^3+2^3 = (x+2)(x^2-2x+4) \]

Vérification

\[ (x+2)(x^2-2x+4) = x^3-2x^2+4x+2x^2-4x+8 = x^3+8 \]

Résultat

\[ \boxed{(x+2)(x^2-2x+4)} \]

Exercice 15 du 25/03/2026 — niveau ★★★★☆

\[ x^3 - 27 \]

Résultat

\[ (x-3)(x^2+3x+9) \]

Développement

Idée directrice

On reconnaît la différence de deux cubes : \(a^3-b^3=(a-b)(a^2+ab+b^2)\) avec \(a=x\) et \(b=3\).

Application de la formule

\[ x^3-27 = x^3-3^3 = (x-3)(x^2+3x+9) \]

Vérification

\[ (x-3)(x^2+3x+9) = x^3+3x^2+9x-3x^2-9x-27 = x^3-27 \]

Résultat

\[ \boxed{(x-3)(x^2+3x+9)} \]

Exercice 16 du 25/03/2026 — niveau ★★★★☆

\[ x^3 - x^2 - x + 1 \]

Résultat

\[ (x-1)^2(x+1) \]

Développement

Idée directrice

On applique la factorisation par regroupement en associant les termes deux à deux.

Regroupement des termes

\[ (x^3-x^2)+(-x+1) = x^2(x-1)-(x-1) \]

Mise en facteur de \((x-1)\)

\[ (x-1)(x^2-1) \]

Factorisation complémentaire : différence de deux carrés

\[ (x-1)(x-1)(x+1) = (x-1)^2(x+1) \]

Vérification

\[ (x-1)^2(x+1) = (x^2-2x+1)(x+1) = x^3+x^2-2x^2-2x+x+1 = x^3-x^2-x+1 \]

Résultat

\[ \boxed{(x-1)^2(x+1)} \]

Exercice 17 du 25/03/2026 — niveau ★★★★☆

\[ 2x^3 + x^2 - 2x - 1 \]

Résultat

\[ (2x+1)(x-1)(x+1) \]

Développement

Factorisation par regroupement

\[ (2x^3+x^2)+(-2x-1) = x^2(2x+1)-(2x+1) \]

Mise en facteur de \((2x+1)\)

\[ (2x+1)(x^2-1) \]

Différence de deux carrés

\[ (2x+1)(x-1)(x+1) \]

Vérification

\[ (2x+1)(x^2-1) = 2x^3-2x+x^2-1 = 2x^3+x^2-2x-1 \]

Résultat

\[ \boxed{(2x+1)(x-1)(x+1)} \]

Exercice 18 du 25/03/2026 — niveau ★★★★★

\[ x^4 - 1 \]

Résultat

\[ (x-1)(x+1)(x^2+1) \]

Développement

Première étape : différence de deux carrés

\[ x^4-1 = (x^2)^2-1^2 = (x^2-1)(x^2+1) \]

Deuxième étape : nouvelle différence de deux carrés

\[ x^2-1 = (x-1)(x+1) \]

Le facteur \(x^2+1\) est irréductible sur \(\mathbb{R}\) (discriminant \(-4 < 0\)).

Factorisation complète

\[ x^4-1 = (x-1)(x+1)(x^2+1) \]

Vérification

\[ (x^2-1)(x^2+1) = x^4+x^2-x^2-1 = x^4-1 \]

Résultat

\[ \boxed{(x-1)(x+1)(x^2+1)} \]

Exercice 19 du 25/03/2026 — niveau ★★★★★

\[ x^4 - 5x^2 + 4 \]

Résultat

\[ (x-1)(x+1)(x-2)(x+2) \]

Développement

Idée directrice

Il s'agit d'un trinôme bicarré. On effectue la substitution \(t = x^2\) pour se ramener à un trinôme du second degré en \(t\).

Substitution \(t = x^2\)

\[ t^2-5t+4 = 0 \implies (t-1)(t-4) = 0 \implies t=1 \text{ ou } t=4 \]

Retour à la variable \(x\)

\[ t=1 \implies x^2-1=(x-1)(x+1) \]

\[ t=4 \implies x^2-4=(x-2)(x+2) \]

Factorisation complète

\[ x^4-5x^2+4 = (x^2-1)(x^2-4) = (x-1)(x+1)(x-2)(x+2) \]

Vérification

\[ (x^2-1)(x^2-4) = x^4-4x^2-x^2+4 = x^4-5x^2+4 \]

Résultat

\[ \boxed{(x-1)(x+1)(x-2)(x+2)} \]

Exercice 20 du 25/03/2026 — niveau ★★★★★

\[ x^3 + 3x^2 - 4x - 12 \]

Résultat

\[ (x+3)(x-2)(x+2) \]

Développement

Factorisation par regroupement

\[ (x^3+3x^2)+(-4x-12) = x^2(x+3)-4(x+3) \]

Mise en facteur de \((x+3)\)

\[ (x+3)(x^2-4) \]

Différence de deux carrés

\[ x^2-4 = (x-2)(x+2) \]

Factorisation complète

\[ x^3+3x^2-4x-12 = (x+3)(x-2)(x+2) \]

Vérification

\[ (x+3)(x^2-4) = x^3-4x+3x^2-12 = x^3+3x^2-4x-12 \]

Résultat

\[ \boxed{(x+3)(x-2)(x+2)} \]


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