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Sciences · Mathématiques

Les identités remarquables

Les trois identités remarquables sont (a + b)² = a² + 2ab + b², (a − b)² = a² − 2ab + b² et (a + b)(a − b) = a² − b². Elles servent à développer et surtout à factoriser rapidement.

Mis à jour le 4 min de lecture

Les identités remarquables sont des égalités vraies pour toutes les valeurs de a et b. On les apprend en classe de troisième en France, et on les utilise ensuite partout : factorisation, équations du second degré, forme canonique, simplification de fractions et de racines, calcul mental.

D’où viennent-elles ?

Il suffit de développer avec la double distributivité (voir développer et factoriser) :

(a + b)² = (a + b)(a + b) = a² + ab + ba + b² = a² + 2ab + b².

(a + b)(a − b) = a² − ab + ba − b² = a² − b² : les termes croisés s’annulent.

Développer avec les identités

On repère a et b, puis on applique la formule. Le terme 2ab est le « double produit ».

ExpressionabDéveloppement
(x + 3)²x3x² + 6x + 9
(2x − 5)²2x54x² − 20x + 25
(3x + 1)(3x − 1)3x19x² − 1
(x/2 + 4)²x/24x²/4 + 4x + 16

Factoriser avec les identités

C’est l’usage le plus précieux, car on ne voit pas toujours le facteur commun. On lit la formule de droite à gauche.

Reconnaître une différence de deux carrés

a² − b² = (a + b)(a − b).

Reconnaître un carré parfait

Une expression à trois termes a² ± 2ab + b² se factorise en (a ± b)². On vérifie le double produit.

x² + 6x + 4 n’est pas un carré parfait : il faudrait 9 et non 4.

Pour résoudre une équation

Les identités en calcul mental

  • 102² = (100 + 2)² = 10 000 + 400 + 4 = 10 404
  • 99² = (100 − 1)² = 10 000 − 200 + 1 = 9 801
  • 59 × 61 = (60 − 1)(60 + 1) = 3 600 − 1 = 3 599

Identités utiles au-delà de la troisième

IdentitéFormule
Cube d’une somme(a + b)³ = a³ + 3a²b + 3ab² + b³
Cube d’une différence(a − b)³ = a³ − 3a²b + 3ab² − b³
Différence de cubesa³ − b³ = (a − b)(a² + ab + b²)
Somme de cubesa³ + b³ = (a + b)(a² − ab + b²)
Carré d’un trinôme(a + b + c)² = a² + b² + c² + 2ab + 2ac + 2bc

Les coefficients des puissances supérieures (a + b)ⁿ se lisent dans le triangle de Pascal (binôme de Newton). La forme a² + b² ne se factorise pas avec des réels ; elle se factorise avec les nombres complexes : (a + ib)(a − ib).

Supprimer une racine au dénominateur

On multiplie par la « quantité conjuguée » pour faire apparaître a² − b² :

1 / (√3 − 1) = (√3 + 1) / ((√3)² − 1²) = (√3 + 1) / 2. Voir la racine carrée.

Erreurs fréquentes

  • Oublier le double produit : (a + b)² ≠ a² + b². Contre-exemple : (1 + 2)² = 9 alors que 1² + 2² = 5.
  • Se tromper de signe : dans (a − b)², le dernier terme b² est positif.
  • Confondre (a − b)² et a² − b².
  • Mal identifier a : dans (3x − 2)², a = 3x, donc a² = 9x².

Questions fréquentes

Comment retenir les identités remarquables ?

« Le carré du premier, plus (ou moins) deux fois le produit du premier par le second, plus le carré du second » ; et « somme fois différence égale différence des carrés ».

Comment savoir quelle identité utiliser pour factoriser ?

Deux termes séparés par un moins, tous deux des carrés : a² − b². Trois termes dont deux carrés positifs : (a + b)² ou (a − b)² selon le signe du double produit.

Pourquoi les appelle-t-on « remarquables » ?

Parce que ces produits reviennent si souvent qu’on a intérêt à reconnaître leur forme d’un coup d’œil plutôt que de redévelopper.

a² + b² se factorise-t-il ?

Pas dans les nombres réels. Dans les complexes, a² + b² = (a + ib)(a − ib).

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