Les formules mathématiques - Secondaire 4

Fiche | Mathématiques

Arithmétique et algèbre

Les fonctions réelles

FonctionsRègles de baseRègles transformées
Degré 0||y=b|| 
Degré 1||y=x||Forme
fonctionnelle
Forme
symétrique
Forme
générale

||y=ax+b|||a| : taux de variation

|b| : ordonnée à l'origine||a=\dfrac{y_2-y_1}{x_2-x_1}||

||\dfrac{x}{a}+\dfrac{y}{b}=1|||a| : abscisse à l'origine

|b| : ordonnée à l'origine

||Ax+By+C=0||
|\Rightarrow| symétrique||\begin{align}a_s&=\dfrac{-b_f}{a_f}\\b_s&=b_f\end{align}|||\Rightarrow| fonctionnelle||\begin{align}a_f&=\dfrac{-b_s}{a_s}\\b_f&=b_s\end{align}|||\Rightarrow| fonctionnelle||\begin{align}a_f&=\dfrac{-A}{B}\\b_f&=\dfrac{-C}{B}\end{align}||

|\Rightarrow| générale

Dénominateur commun et mettre tout du même côté

|\Rightarrow| générale

Dénominateur commun et mettre tout du même côté

|\Rightarrow| symétrique||\begin{align}a_s&=\dfrac{-C}{A}\\\\b_s&=\dfrac{-C}{B}\end{align}||
Degré 2||y=x^2||​Forme
générale
Forme
canonique
​Forme
factorisée
||y=ax^2+bx+c||||\begin{align}y&=\text{a}\big(b(x-h)\big)^2+k\\y&=\text{a }b^2(x-h)^2+k\\y&=a(x-h)^2+k\end{align}||Deux zéros||y=a(x-z_1)(x-z_2)||Un seul zéro||y=a(x-z_1)^2||
Nombre de zéros||\sqrt{b^2-4ac}||Nombre de zéros||\sqrt{\dfrac{-k}{a}}||Nombre de zéros

Directement accessible dans l'écriture de l'équation (voir la case au-dessus).

Fait à noter : s'il n'y a aucun zéro, il est impossible d'utiliser cette forme.
Valeur des zéros||\dfrac{-b\pm\sqrt{b^2-4ac}}{2a}||Valeur des zéros||h\pm\sqrt{\dfrac{-k}{a}}||

Valeur des zéros

|z_1| et |z_2|

Valeur absolue||y=\vert x\vert||Forme canonique
||\begin{align}y&=\text{a }\vert b(x-h)\vert+k\\y&=\text{a }\vert b\vert\times\vert x-h\vert+k\\y&=a\ \vert x-h\vert+k\end{align}||
Racine carrée||y=\sqrt{x}||Forme canonique
||\begin{align}y&=\text{a}\sqrt{b(x-h)}+k\\[3pt]y&=\text{a}\sqrt b\sqrt{\pm(x-h)}+k\\[3pt]y&=a\sqrt{\pm(x-h)}+k\end{align}||
Partie entière||y=[x]||Forme canonique
||y=a\big[b\,(x-h)\big]+k||

Les fonctions exponentielles et logarithmiques

FonctionsRègles de baseRègles transforméesDéfinitions et lois
Exponentielle||f(x)=c^x||||f(x)=a(c)^{b(x-h)}+k||||\begin{align}a^0&=1\\[3pt]a^1&=a\\[3pt]a^{-m}&=\dfrac{1}{a^m}\\[3pt]a^{^{\frac{\large{m}}{\large{n}}}}&=\sqrt[\large{n}]{a^m}\\[3pt]a^m=a^n&\!\!\ \Leftrightarrow\ m=n\\[3pt]a^ma^n&=a^{m+n}\\[3pt]\dfrac{a^m}{a^n}&=a^{m-n}\\[3pt](ab)^m&=a^mb^m\\[3pt](a^m)^{^{\Large{n}}}&=a^{mn}\\[3pt]\left(\dfrac{a}{b}\right)^m&=\dfrac{a^m}{b^m}\\[3pt]\sqrt[\large{n}]{ab}&=\sqrt[\large{n}]{a}\ \sqrt[\large{n}]{b}\\[3pt]\sqrt[\large{n}]{\dfrac{a}{b}}&=\dfrac{\sqrt[\large{n}]{a}}{\sqrt[\large{n}]{b}}\end{align}||
Logarithme||f(x)=\log_cx||||f(x)=a\log_c(b(x-h))+k||||\begin{align}\log_c1&=0\\[3pt]\log_cc&=1\\[3pt]c^{\log_{\large{c}}m}&=m\\[3pt]\log_cc^m&=m\\[3pt]\log_cm=\log_cn\ &\Leftrightarrow\ m=n\\[3pt]\log_c(mn)&=\log_cm+\log_cn\\[3pt]\log_c\left(\dfrac{m}{n}\right)&=\log_cm-\log_cn\\[3pt]\log_c(m^n)&=n\log_cm\\[3pt]\log_cm&=\dfrac{\log_sm}{\log_sc}\end{align}||
L'une est la réciproque de l'autre||x=c^y\ \Longleftrightarrow\ y=\log_cx||

Géométrie

Le périmètre et l'aire des figures planes

FiguresPérimètreAire
TriangleLa somme de tous les côtés|A =\dfrac{b\times h}{2}|

|A = \sqrt{p(p-a)(p-b)(p-c)}|
où |p=\dfrac{a+b+c}{2}=| demi-périmètre

|A=\dfrac{ab\sin C}{2}|
où |C=| mesure de l'angle situé entre les côtés |a| et |b|
Carré|P=4 \times c||\begin{align} A &= c \times c\\
A &= c^2
\end{align}|
Rectangle|\begin{align} P &= b+h+b+h\\
P &= 2(b+h)
\end{align}|
|A=bh|
Losange|P=4 \times c||A=\dfrac{D\times d}{2}|
ParallélogrammeLa somme de tous les côtés|A=bh|
TrapèzeLa somme de tous les côtés|A=\dfrac{(B+b)\times h}{2}|
Polygone régulier|P=n \times c|

|A=\dfrac{can}{2}|

La somme des aires de tous les triangles composant le polygone

 

Polygones quelconqueLa somme de tous les côtésDécomposer le polygone en plusieurs polygones connus et additionner les aires de ces polygones.
Disque et cercle|\begin{align} d &= 2r\\\\
r &= \frac{d}{2}
\end{align}|
\begin{align} C &= \pi d\\\\
C &= 2 \pi r
\end{align}
|A=\pi r^2|
Arc de cercle et secteur de disque|\displaystyle \frac{\text{Angle au centre}}{360^o}=\frac{\text{Mesure d'arc}}{2\pi r}||\displaystyle \frac{\text{Angle au centre}}{360^o}=\frac{\text{Aire du secteur}}{\pi r^2}|

Les mesures dans les triangles rectangles

Les théorèmes dans le triangle rectangle
  • Théorème de Pythagore
    Dans tout triangle rectangle, la somme du carré des cathètes |(a| et |b)| est égal au carré de l'hypoténuse |(c).|||a^2+b^2 = c^2||
  • Dans tout triangle, la mesure d'un côté quelconque est plus petite que la somme des mesures des deux autres côtés.
  • Dans tout triangle isocèle, les angles opposés aux côtés isométriques sont congrus.
  • Dans tout triangle rectangle, les angles aigus sont complémentaires |(90^\circ).|
  • Dans tout triangle rectangle ayant un angle de |30^\circ,| le côté opposé à l'angle de |30^\circ| vaut la moitié de l'hypoténuse.
Les relations métriques dans le triangle rectangle

Théorème de la hauteur relative à l'hypoténuse

Dans tout triangle rectangle, la hauteur |(h)| issue du sommet de l'angle droit est moyenne proportionnelle entre les mesures des deux segments |(m| et |n)| qu'elle détermine sur l'hypoténuse.||\dfrac{m}{h}=\dfrac{h}{n}\quad\text{ou}\quad h^2=mn||Théorème du produit des cathètes

Dans tout triangle rectangle, le produit des cathètes |(a| et |b)| est égal au produit de l'hypoténuse |(c)| et de sa hauteur relative |(h)|.||ch=ab\quad\text{ou}\quad h=\dfrac{ab}{c}||Théorème de la cathète

Dans tout triangle rectangle, chaque cathète |(a| ou |b)| est moyenne proportionnelle entre la longueur de sa projection sur l'hypoténuse (respectivement |m| et |n|) et l'hypoténuse entière |(c).|||\dfrac{m}{a}=\dfrac{a}{c}\quad\text{ou}\quad a^2=mc\\\dfrac{n}{c}=\dfrac{b}{c}\quad\text{ou}\quad b^2=nc||

Les rapports trigonométriques

Rapports trigonométriques
(triangles rectangles)
Lois trigonométriques
(triangles quelconques)
||\sin A=\dfrac{\text{Opposé}}{\text{Hypoténuse}}||||\text{cosec }A=\dfrac{1}{\sin A}=\dfrac{\text{Hypoténuse}}{\text{Opposé}}||​||\dfrac{\sin A}{a}=\dfrac{\sin B}{b}=\dfrac{\sin C}{c}||
||\cos A=\dfrac{\text{Adjacent}}{\text{Hypoténuse}}||||\text{sec }A=\dfrac{1}{\cos A}=\dfrac{\text{Hypoténuse}}{\text{Adjacent}}||||\begin{align}a^2&=b^2+c^2-2bc\cos A\\[3pt]b^2&=a^2+c^2-2ac\cos B\\[3pt]c^2&=a^2+b^2-2ab\cos C\end{align}||
||\tan A=\dfrac{\text{Opposé}}{\text{Adjacent}}||||\text{cotan}A=\dfrac{1}{\tan A}=\dfrac{\text{Adjacent}}{\text{Opposé}}|| 

Géométrie analytique

Les droites dans le plan cartésien

ConceptsFormules
Accroissements||\begin{align}\Delta x&=x_2-x_1\\[3pt]\Delta y&=y_2-y_1\end{align}||
​Distance entre deux points||d(A,B)=\sqrt{(x_2-x_1)^2+(y_2-y_1)^2}||
​Coordonnées du point de partageRapport partie
au tout
Rapport partie
à partie
||\begin{align}x_p&=x_1+\dfrac{r}{s}(x_2-x_1)\\[3pt]y_p&=y_1+\dfrac{r}{s}(y_2-y_1)\end{align}||||\begin{align}x_p&=x_1+\dfrac{r}{r+s}(x_2-x_1)\\[3pt]y_p&=y_1+\dfrac{r}{r+s}(y_2-y_1)\end{align}||
Coordonnées du point milieu||(x_m,y_m)=\left(\dfrac{x_1+x_2}{2},\dfrac{y_1+y_2}{2}\right)||
Pente d'une droite||a=\dfrac{\Delta y}{\Delta x}=\dfrac{y_2-y_1}{x_2-x_1}||
Comparaison de deux droites d'équations |y=ax+b|Parallèles
confondues
Parallèles
disjointes
Perpendiculaires
||\begin{align}a_1&=a_2\\[3pt]b_1&=b_2\end{align}||||\begin{align}​a_1&=a_2\\[3pt]b_1&\neq b_2\end{align}||||a_1=-\dfrac{1}{a_2}||

Les règles des transformations géométriques et leur réciproque dans le plan cartésien

​Transformations​Règles​Réciproques
​Translation

​||t_{(a,b)}:(x,y)\stackrel{t}{\mapsto}(x+a,y+b)||

​||t^{-1}_{(a,b)}=t_{(-a,-b)}:(x,y)\stackrel{t}{\mapsto}(x-a,y-b)||

​Rotation

||\begin{align}r_{(O,90^\circ)}&:(x,y)\stackrel{r}{\mapsto}(-y,x)\\[3pt]r_{(O,-270^\circ)}&:(x,y)\stackrel{r}{\mapsto}(-y,x)\\[3pt]r_{(O,180^\circ)}&:(x,y)\stackrel{r}{\mapsto}(-x,-y)\\[3pt]r_{(O,-90^\circ)}&:(x,y)\stackrel{r}{\mapsto}(y,-x)\\[3pt]r_{(O,270^\circ)}&:(x,y)\stackrel{r}{\mapsto}(y,-x)\end{align}||

||\begin{align}​r^{-1}_{(O,90^\circ)}&=r_{(O,-90^\circ)}\\[3pt]r^{-1}_{(O,-270^\circ)}&=r_{(O,270^\circ)}\\[3pt]r^{-1}_{(O,180^\circ)}&=r_{(O,180^\circ)}\\[3pt]r^{-1}_{(O,-90^\circ)}&=r_{(O,90^\circ)}\\[3pt]r^{-1}_{(O,270^\circ)}&=r_{(O,-270^\circ)}\end{align}||

​Réflexion

(Symétrie)

||\begin{align}​s_x&:(x,y)\stackrel{s}{\mapsto}(x,-y)\\[3pt]s_y&:(x,y)\stackrel{s}{\mapsto}(-x,y)\\[3pt]s_{\small/}&:(x,y)\stackrel{s}{\mapsto}(y,x)\\[3pt]s_{\tiny\backslash}&:(x,y)\stackrel{s}{\mapsto}(-y,-x)\end{align}||

||\begin{align}​s^{-1}_x&=s_x\\[3pt]s^{-1}_y&=s_y\\[3pt]s^{-1}_{\small/}&=s_{\small/}\\[3pt]s^{-1}_{\tiny\backslash}&=s_{\tiny\backslash}\end{align}||

​Homothétie

||h_{(O,k)}:(x,y)\stackrel{h}{\mapsto}(kx,ky)||

​||h^{-1}_{(O,k)}=h_{\left(\frac{1}{k},\frac{1}{k}\right)}:(x,y)\stackrel{h}{\mapsto}\left(\dfrac{x}{k},\dfrac{y}{k}\right)||

Probabilités et statistiques

Probabilités d’événements

ConceptsFormules
​Probabilité||\text{Probabilité}=\dfrac{\text{Nbr de cas favorables}}{\text{Nbr de cas possibles}}||
​Probabilité complémentaire||\mathbb{P}(A')=1-P(A)||
​Probabilité d'événements mutuellement exclusifs||\mathbb{P}(A\cup B)=\mathbb{P}(A)+\mathbb{P}(B)||
​Probabilité d'événements non mutuellement exclusifs||\mathbb{P}(A\cup B)=\mathbb{P}(A)+\mathbb{P}(B)-\mathbb{P}(A\cap B)||
​Probabilité conditionnelle||\mathbb{P}(B\mid A)=\mathbb{P}_A(B)=\dfrac{\mathbb{P}(B\cap A)}{\mathbb{P}(A)}||
​Espérance de gain||\mathbb{E}[\text{Gain}]=\text{Probabilité de gagner}\times\text{Gain net}+\text{Probabilité de perdre}\times\text{Perte nette}||
​Espérance mathématique||\mathbb{E[X]}=x_1\mathbb{P}(x_1)+x_2\mathbb{P}(x_2)+\ldots+x_n\mathbb{P}(x_n)||où les résultats possibles de |X| sont les valeurs |x_1, \ldots, x_n.|

Mesures de dispersion

Mesures​Données non regroupées​Données condensées​Données regroupées
​Étendue||E=x_\text{max}-x_\text{min}||||E=\text{Valeur}_\text{Max}-\text{Valeur}_\text{Min}||

||E=\text{Borne}_\text{sup}-\text{Borne}_\text{inf}||

​Étendue Interquartile||EI=Q_3-Q_1||||EI=Q_3-Q_1||||EI=Q_3-Q_1||
​Intervalle semi-interquartile||Q=\dfrac{EI}{2}=\dfrac{Q_3-Q_1}{2}||||Q=\dfrac{EI}{2}=\dfrac{Q_3-Q_1}{2}||||Q=\dfrac{EI}{2}=\dfrac{Q_3-Q_1}{2}||
​Écart moyen||EM=\dfrac{\sum\mid x_i-\overline{x}\mid}{n}||||EM=\dfrac{\sum n_i\mid X_i-\overline{x}\mid}{n}||||EM=\dfrac{\sum n_i \mid m_i-\overline{x}\mid}{n}||
​Écart type||\sigma=\sqrt{\dfrac{\sum (x_i-\overline{x})^2}{n}}||||\sigma=\sqrt{\dfrac{\sum n_i(X_i-\overline{x})^2}{n}}||||\sigma=\sqrt{\dfrac{\sum n_i (m_i-\overline{x})^2}{n}}||

Mesures de position

MesuresFormules
Rang cinquième||R_5(x)\approx\left(\dfrac{\text{Nbre de données supérieures à } x+\dfrac{\text{Nbre de données égales à }x}{2}}{\text{Nbre total de données}}\right) \times 5||Si le résultat n'est pas un nombre entier, on arrondit à l'entier supérieur.
Rang centile||R_{100}(x)\approx\left(\dfrac{\text{Nbre de données inférieures à } x+\dfrac{\text{Nbre de données égales à }x}{2}}{\text{Nbre total de données}}\right) \times 100||Si le résultat n'est pas un nombre entier, on arrondit à l'entier supérieur, sauf si celui-ci est |99.|

Coefficient de corrélation

Calcul du coefficient de corrélation dans le plan cartésien

||r\approx\pm\left(1-\dfrac{l}{L}\right)||où |L| représente la longueur et |l,| la largeur du rectangle englobant le nuage de points.

Le signe de |r| dépend du sens du nuage de points.

Interprétation du coefficient de corrélation
Près de |0|​Lien nul entre les variables
Près de |\text{-}0{,}5| ou de |0{,}5|Lien faible entre les variables
Près de |\text{-}0{,}75| ou de |0{,}75|Lien moyen entre les variables
Près de |\text{-}0{,}87| ou de |0{,}87|Lien fort entre les variables
Égal à |\text{-}1| ou à |1|Lien parfait entre les variables