Aller au contenu principal

Racines carrées

La racine carrée d’un réel positif ou nul a est l’unique nombre positif ou nul dont le carré vaut a. Notée , elle permet de retrouver le côté d’un carré à partir de son aire et de calculer exactement des longueurs en 3AC.

Conforme au programme officiel du Ministère de l'Éducation Nationale (2025-2026) · Mis à jour le

À la fin de ce chapitre, vous saurez

  • Comprendre la définition de la racine carrée et son domaine de définition
  • Utiliser les propriétés du produit et du quotient de racines carrées
  • Simplifier une écriture contenant une racine carrée
  • Rendre rationnel le dénominateur d'un quotient

PrérequisLes carrés parfaits de 1 à 15 · Les puissances et la notation · Le calcul sur les fractions

Un bon cours, ça se partage.

Aide un camarade à comprendre ce chapitre. Envoie-lui cette page et révisez ensemble.

Instagram : copie le lien puis colle-le dans un message.

Définition de la racine carrée

Définition

Racine carrée : Soit . La racine carrée de a, notée , est l’unique nombre positif ou nul dont le carré est a. En particulier, .

La première égalité suppose . La seconde vaut pour tout réel a : |a| désigne sa distance à zéro, égale à a si et à -a sinon.

Attention

La racine carrée d'un nombre négatif n'existe pas dans l'ensemble des nombres réels : n'a pas de sens en 3AC. Et est toujours positif ou nul, jamais négatif.

Exemple

Calculer , et .

  1. car et .
  2. car .
  3. , et non  : la racine carrée reste positive.
Carré d’aire 72 cm² et calcul de son côté √72 = 6√2 cm. Schéma de mathématiques 3AC.
Le côté positif d’un carré d’aire mesure exactement cm.

Les carrés parfaits à connaître

Connaître ces dix carrés par cœur rend la plupart des simplifications immédiates.

Remarque

Il est utile d'y ajouter , , , et .

Les propriétés du produit et du quotient

Propriété

Racine carrée d'un produit

Pour tous nombres positifs et  : .

Propriété

Racine carrée d'un quotient

Pour tout nombre positif et tout nombre strictement positif  : .

Attention

Il n'existe aucune propriété analogue pour l'addition. En général  : par exemple , alors que .

Comment simplifier une racine carrée ?

Méthode

Méthode

  1. Chercher le plus grand carré parfait qui divise le nombre sous la racine.
  2. Décomposer le nombre en un produit d’un carré parfait par un autre facteur.
  3. Séparer la racine du produit en un produit de racines.
  4. Extraire la racine du carré parfait.

Simplification

Simplifier .

  1. Le plus grand carré parfait divisant est , car .
  2. .
  3. .

Une écriture simplifiée est celle où le nombre sous la racine ne contient plus aucun carré parfait autre que . Elle permet ensuite de réduire des sommes : deux termes ne s'additionnent que s'ils ont la même partie sous la racine.

Réduire une somme

Écrire sous la forme .

  1. .
  2. .
  3. .
  4. La somme vaut .
Simplification d’une somme de racines et rationalisation de 3/√5. Schéma de mathématiques 3AC.
On simplifie les radicaux avant d’additionner ; multiplier le numérateur et le dénominateur par permet d’écrire .

Rendre rationnel un dénominateur

Une racine non nulle au dénominateur est une écriture valide. Rendre le dénominateur rationnel signifie obtenir une écriture égale sans radical en bas, souvent plus pratique pour comparer ou simplifier. On multiplie le numérateur et le dénominateur par la même quantité non nulle.

Cas simple

Rendre rationnel le dénominateur de .

  1. On multiplie haut et bas par  : .
  2. Or .
  3. Donc .

Avec une somme au dénominateur

Rendre rationnel le dénominateur de .

  1. On multiplie haut et bas par l'expression conjuguée .
  2. Au dénominateur, l'identité donne .
  3. Donc .

Comment résoudre  ?

Si , deux nombres opposés ont le carré a : ou . Si , seul convient. Si , aucun réel ne convient puisque tout carré est positif ou nul.

Ne pas confondre racine et solutions

Comparer et les solutions de .

  1. La notation désigne seulement 6.
  2. L’équation admet deux solutions : -6 et 6. Si x est une longueur, seule la solution positive est retenue.

Comment encadrer et arrondir une racine ?

Un calcul exact avant la calculatrice

Encadrer entre deux dixièmes consécutifs.

  1. , donc .
  2. La calculatrice donne environ 3,162277 ; l’arrondi au centième est 3,16. On écrit , avec un signe d’approximation.
Position de √10 sur une droite graduée entre 3,1 et 3,2, avec comparaison de leurs carrés. Schéma de mathématiques 3AC.
Comme , on obtient .

Attention

La calculatrice ne transforme pas une valeur approchée en égalité exacte. Garde les racines dans les étapes intermédiaires, puis arrondis à la précision demandée.

Questions fréquentes

Qu'est-ce qu'une racine carrée ?

La racine carrée d'un nombre positif est l'unique nombre positif dont le carré est égal à . On la note . Par exemple, car et est positif. On a toujours , et n'existe que si est positif ou nul.

Peut-on calculer la racine carrée d'un nombre négatif ?

Non, pas dans l'ensemble des nombres réels étudié au collège. Le carré d'un nombre réel est toujours positif ou nul, donc aucun réel n'a un carré négatif : n'existe pas en 3AC. De même, l'équation n'a aucune solution réelle, alors que en a deux, et .

Est-ce que est égal à  ?

Non. C'est l'erreur la plus fréquente du chapitre. Par exemple , alors que . Les propriétés de la racine carrée ne valent que pour le produit et le quotient : et , avec et positifs.

Comment simplifier une racine carrée comme  ?

On cherche le plus grand carré parfait qui divise le nombre sous la racine, puis on utilise . Ici , donc . Si l'on choisit un carré plus petit, comme , il faut recommencer : .

Pourquoi faut-il rendre rationnel un dénominateur ?

C'est une convention d'écriture qui permet de comparer facilement les résultats et de simplifier les calculs suivants. Pour , on multiplie le numérateur et le dénominateur par  : . Si le dénominateur est une somme, comme , on multiplie par l'expression conjuguée .

Comment calculer  ?

Pour deux nombres positifs et , on a . On regroupe donc les deux nombres sous une seule racine, puis on simplifie : et . Cette propriété ne s'applique ni à une somme ni à une différence.

Comment comparer deux racines carrées ?

Pour comparer deux nombres positifs écrits avec des racines, on compare leurs carrés, car deux nombres positifs sont rangés dans le même ordre que leurs carrés. Par exemple et , donc . Pour deux racines simples, équivaut à .

Quiz : 20 questions sur ce chapitre

20 questions tirées au hasard parmi les 20 de ce chapitre : le quiz est différent à chaque visite. Une seule réponse est correcte, et vous voyez immédiatement si la vôtre l'est.

Q1 est égal à :

Bonne réponse :

et est positif.

Q2 existe dans les réels lorsque :

Bonne réponse :

Un carré de nombre réel n'est jamais négatif.

Q3 vaut :

Bonne réponse :

Par définition, le carré de est .

Q4 vaut :

Bonne réponse :

.

Q5 vaut :

Bonne réponse :

 : on ne sépare jamais une somme sous la racine.

Q6 s'écrit :

Bonne réponse :

, donc .

Q7 vaut :

Bonne réponse :

et  : le résultat est positif.

Q8 vaut :

Bonne réponse :

.

Q9 sans racine au dénominateur s'écrit :

Bonne réponse :

On multiplie en haut et en bas par .

Q10 vaut :

Bonne réponse :

.

Q11Les solutions de sont :

Bonne réponse : et

et .

Q12L'équation  :

Bonne réponse : n'a aucune solution réelle

Un carré n'est jamais négatif.

Q13 vaut :

Bonne réponse :

On additionne les coefficients devant la même racine.

Q14 vaut :

Bonne réponse :

.

Q15 simplifiée s'écrit :

Bonne réponse :

, donc .

Q16L'expression conjuguée de est :

Bonne réponse :

On change le signe du second terme.

Q17 vaut :

Bonne réponse :

.

Q18Pour et positifs, laquelle est vraie ?

Bonne réponse :

La propriété est valable pour le produit. La racine d’une somme ou d’une différence ne se sépare pas selon une règle analogue.

Q19Le côté d'un carré d'aire mesure :

Bonne réponse : cm

.

Q20 vaut :

Bonne réponse :

.

Exercices corrigés

12 exercices classés du plus simple au plus difficile. Cherchez d'abord seul, puis révélez la correction rédigée étape par étape.

Exercice 1

Facile

Calculer sans calculatrice : a.  ; b.  ; c.  ; d. .

Correction

a. car .

b. .

c. , par définition de la racine carrée.

d. . Le résultat est , et non .

Exercice 2

Moyen

Écrire sous la forme avec le plus petit possible : a.  ; b.  ; c. .

Correction

a. .

b. .

c. On simplifie chaque terme : , et .

Exercice 3

Moyen

Écrire sans racine carrée au dénominateur : a.  ; b.  ; c. .

Correction

a. en multipliant haut et bas par .

b. .

c. On multiplie par l'expression conjuguée . Le dénominateur devient .

Exercice 4

Difficile

est un triangle rectangle en tel que cm et cm.

  1. Comparer et .
  2. Calculer la valeur exacte de , simplifiée au maximum.
  3. En déduire la nature précise du triangle .

Correction

1. . Donc  : les deux côtés ont la même longueur.

2. Le triangle est rectangle en , donc d'après le théorème de Pythagore .

Comme une longueur est positive, cm. La valeur exacte est donc un nombre entier.

3. Le triangle est rectangle en et possède deux côtés de même longueur : c'est un triangle rectangle isocèle en .

Exercice 5

Facile

Calculer sans calculatrice : a.  ; b.  ; c. .

Correction

a. car .

b. car .

c. .

Exercice 6

Facile

Calculer : a.  ; b.  ; c. .

Correction

a. .

b. .

c. .

Exercice 7

Moyen

Développer et réduire : a.  ; b. .

Correction

a. On applique  : .

b. On applique  : .

Exercice 8

Moyen

Comparer et sans calculatrice.

Correction

Les deux nombres sont positifs : ils sont rangés dans le même ordre que leurs carrés.

et .

Comme , on conclut que .

Exercice 9

Moyen

Résoudre dans l'ensemble des réels : a.  ; b.  ; c. .

Correction

a. ou .

b. ou .

c. Un carré n'est jamais négatif : l'équation n'a aucune solution réelle.

Exercice 10

Difficile

Un carré a une aire de . Calculer la valeur exacte de la longueur de son côté, puis celle de sa diagonale .

Correction

Côté. L'aire d'un carré de côté vaut , donc et, comme une longueur est positive, cm.

Diagonale. Le triangle est rectangle en , donc d'après le théorème de Pythagore .

D'où cm : la diagonale a une longueur entière.

Exercice 11

Moyen

Encadre entre deux entiers consécutifs, puis entre 5,4 et 5,5.

Correction

, donc .

, donc .

Exercice 12

Difficile

Un carré a une aire de 98 . Calcule son côté et son périmètre exacts, puis le périmètre au dixième.

Correction

Le côté est cm ; le périmètre est cm.

, donc le périmètre arrondi est 39,6 cm.