Mathématiques · 4e
Prouver une égalité : quiz de 4e
Publié le 12 novembre 2026 · Mis à jour le 12 novembre 2026 · Signaler une erreur
L'essentiel
- Tester une égalité avec une valeur de la variable permet parfois de la réfuter, jamais de la prouver pour toutes les valeurs.12
- Pour prouver une égalité, on transforme un membre par étapes jusqu'à retrouver l'autre.4
- Autre méthode : on transforme les deux membres jusqu'à obtenir la même expression.4
- Le calcul littéral sert à établir qu'une propriété vaut pour toutes les valeurs de la variable.2
- Un seul contre-exemple suffit pour prouver qu'une égalité est fausse.
Avant de commencer
Ce quiz porte sur une question simple : comment savoir si une égalité contenant une lettre est vraie, et comment le prouver ? Au cycle 4, tu apprends à tester si une égalité comportant une variable est vraie ou fausse.1 En 4e, tu vas plus loin : tu apprends à démontrer qu'une égalité reste vraie, quelle que soit la valeur de la lettre.
Tu t'appuies sur trois outils déjà vus : la simple distributivité, la double distributivité et la factorisation. Si l'un d'eux te paraît flou, reprends d'abord ce chapitre avant de te lancer.
Rappel des deux méthodes de preuve
Voilà pourquoi on calcule avec des lettres : une démonstration littérale vaut quelle que soit la valeur choisie pour la variable.2 Un test numérique, lui, ne renseigne que sur le nombre essayé.
Comment réussir ce quiz
Prends un brouillon. Pour chaque question, commence par te demander si l'on te demande de tester, de réfuter ou de prouver. Ces trois verbes n'appellent pas le même travail.
Lis ensuite chaque explication, même quand ta réponse est juste : elle montre aussi pourquoi la réponse tentante était fausse. Si tu te trompes deux fois sur un même type de question, relis la méthode correspondante plus haut, puis recommence.
Quiz
13 questions · correction immédiate · ton score reste sur ton appareil.
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Le test montre que les deux membres coïncident pour , rien de plus. Conclure pour toutes les valeurs serait généraliser à partir d'un seul cas, ce qui est l'erreur tentante. Ici l'égalité est effectivement vraie, mais il faudra le prouver en développant.
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C'est faux. Par exemple, est vraie pour mais fausse pour . Un exemple qui marche ne prouve rien pour les autres valeurs ; c'est un contre-exemple, lui, qui permet de conclure qu'une égalité est fausse.
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En développant, on obtient : on transforme un membre par étapes jusqu'à l'autre, ce qui est une vraie preuve.4 Les essais avec des valeurs, même plusieurs, restent des tests : ils ne couvrent pas toutes les valeurs. Ajouter aux deux membres ne démontre rien.
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Pour : et . Pour on trouve et ; pour , et ; pour , et . Cette égalité n'est donc pas vraie pour toutes les valeurs : elle n'est vérifiée que pour .
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On remplace par : . L'erreur tentante est d'écrire en juxtaposant les chiffres, ou de calculer en oubliant la priorité de la multiplication.
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Les égalités A, C et D se vérifient par développement ou réduction : , et . L'égalité B est fausse : . Avec , on obtient d'un côté et de l'autre, ce qui est un contre-exemple.
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C'est vrai : si les deux membres sont égaux à la même expression, ils sont égaux entre eux.4 Cette méthode est pratique quand ni l'un ni l'autre ne se transforme directement en son voisin. Ce qui est interdit, c'est de partir de l'égalité à prouver comme si elle était déjà vraie.
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On développe : . Les termes en s'annulent et on retrouve le membre de droite. Un essai avec ne prouve rien ; diviser par est impossible quand et ne sert pas ici ; ne se factorise pas par , car le terme ne contient pas .
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Par simple distributivité, . L'erreur vient de l'oubli de multiplier le second terme par ; perd le signe moins ; oublie de multiplier .
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Développer donne , identique au membre de gauche : la preuve est faite. Tester avec donne des deux côtés, mais ne prouve pas l'égalité pour toutes les valeurs. Factoriser le membre de droite ne change rien : il est déjà factorisé.
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C'est vrai : « pour toutes les valeurs » inclut cette valeur-là. Un seul contre-exemple suffit donc à réfuter l'égalité. À l'inverse, il faudrait un raisonnement général pour la prouver, ce qu'un essai numérique ne fournit pas.
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On remplace par : . On vérifie avec la forme développée : . L'erreur tentante est de calculer , en oubliant les parenthèses.
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Le calcul littéral traite la lettre comme un nombre quelconque, donc il couvre toutes les valeurs à la fois.2 Un tableau, un nombre choisi ou une estimation ne portent que sur des cas particuliers : ils servent à tester ou à réfuter, pas à prouver.
Les questions qu'on se pose
Pourquoi ne suffit-il pas de tester l'égalité avec quelques nombres ?
Parce qu'un test ne concerne que les nombres choisis. Une égalité peut marcher pour deux ou trois valeurs et échouer ailleurs : est vraie pour mais fausse pour . Le test sert à repérer une égalité fausse ou à se faire une idée avant de calculer. Pour prouver, on utilise le calcul littéral : on développe, on réduit ou on factorise.2
Comment choisir entre transformer un seul membre et transformer les deux ?
Regarde d'abord si l'un des membres paraît nettement plus compliqué. S'il est plus compliqué, développe-le et réduis-le : il devrait devenir l'autre membre.4 Si les deux membres sont de forme proche, ou si aucun ne se transforme directement en l'autre, calcule-les séparément et vérifie qu'ils donnent la même expression finale.4
Que faire si, à la fin, mes deux membres ne sont pas égaux ?
Deux cas sont possibles. Soit tu as fait une erreur de calcul, souvent un signe oublié ou une parenthèse mal développée : refais chaque étape, puis teste ton résultat avec une valeur simple comme ou . Soit l'égalité est fausse : cherche alors une valeur de la lettre pour laquelle les deux membres sont différents. Ce contre-exemple, calculé proprement, suffit à conclure.
Sources
Programme visé : Annexe 2 – Programme de mathématiques pour le cycle 4 · Ministère de l'Éducation nationale
- Annexe 2 – Programme de mathématiques pour le cycle 4, Ministère de l'Éducation nationale. Consulté le 12 novembre 2026.
- Utiliser le calcul littéral – Objectifs, Éduscol. Consulté le 12 novembre 2026.
- Attendus de fin d'année – Mathématiques 4e, Éduscol. Consulté le 12 novembre 2026.
- Démontrer une égalité, Académie de Bordeaux. Consulté le 12 novembre 2026.
- Égalité et Réconciliation, Wikipédia. Consulté le 12 novembre 2026.
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