Les puissances sont une écriture compacte pour les produits répétés : au lieu d'écrire $2 \times 2 \times 2 \times 2 \times 2$, on écrit $2^5$. Elles interviennent partout : notation scientifique, calculs de distances astronomiques, tailles microscopiques, informatique. La difficulté principale vient de la confusion entre puissance et multiplication ($2^3$ interprété comme $2 \times 3$) et de la gestion des signes et des parenthèses ($(-2)^2$ confondu avec $-2^2$).
Exercice 1 — Écrire et calculer des puissances (4e)
  1. Écrire chaque puissance sous forme d'un produit, puis calculer :

    • a) $A = 3^3$
    • b) $B = 2^5$
    • c) $C = 4^3$
    • d) $D = 10^3$
    • e) $E = 1^{10}$
    • f) $F = 0^4$

  2. Écrire chaque produit sous forme d'une puissance :

    • a) $G = 7 \times 7 \times 7 \times 7$
    • b) $H = 5 \times 5 \times 5 \times 5 \times 5$

Exercice 2 — Parenthèses et signes (4e – 3e)

Calculer en détaillant chaque étape :

  • a) $A = (-5)^2$
  • b) $B = -5^2$
  • c) $C = (-1)^{13}$
  • d) $D = (-3)^3$
  • e) $E = -(-4)^2$
  • f) $F = (-2)^5$

Exercice 3 — Appliquer les règles de calcul (3e – 2de)

Écrire chaque expression sous la forme $a^n$ ou la calculer :

  • a) $A = 3^4 \times 3^5$
  • b) $B = 7^8 \div 7^3$
  • c) $C = (5^3)^2$
  • d) $D = 2^6 \times 2$
  • e) $E = \dfrac{4^{10}}{4^7}$
  • f) $F = (10^2)^4$
  • g) $G = \left(\dfrac{3}{5}\right)^3$
  • h) $H = \left(\dfrac{2}{7}\right)^2$

Exercice 4 — Calculs combinés (3e – 2de)

Simplifier chaque expression en une seule puissance :

  • a) $A = \dfrac{5^3 \times 5^4}{5^2}$
  • b) $B = \dfrac{(2^3)^4}{2^5}$
  • c) $C = \dfrac{6^9 \times 6}{6^4 \times 6^3}$
  • d) $D = (3^2 \times 3^4)^2$
  • e) $E = \dfrac{2^5 \times 2^{-3}}{2^4}$
  • f) $F = \left(\dfrac{4}{3}\right)^{-2}$

Exercice 5 — Exposants nuls et négatifs (3e – 2de)

Calculer en détaillant :

  • a) $A = 7^0$
  • b) $B = (-4)^0$
  • c) $C = 3^{-2}$
  • d) $D = 10^{-3}$
  • e) $E = 2^{-4}$
  • f) $F = 5^{-1}$

Exercice 6 — Puissances de 10 et notation scientifique (4e – 2de)
  1. Écrire sous forme d'un nombre décimal :

    • a) $10^5$
    • b) $10^{-3}$
    • c) $4{,}7 \times 10^3$
    • d) $8{,}02 \times 10^{-2}$
    • e) $6 \times 10^7$
    • f) $1{,}5 \times 10^{-4}$

  2. Écrire en notation scientifique :

    • a) $730\,000$
    • b) $0{,}000\,56$
    • c) $912{,}4$

Exercice 7 — Les puissances dans les sciences (2de)
  1. La distance moyenne Terre-Soleil est d'environ $1{,}5 \times 10^{8}$ km.

    1. Écrire cette distance en mètres, en notation scientifique.
    2. La lumière parcourt environ $3 \times 10^5$ km par seconde. Combien de secondes met-elle pour aller du Soleil à la Terre ? Donner le résultat en notation scientifique, puis en minutes.
  2. Un globule rouge mesure environ $7 \times 10^{-6}$ m de diamètre.

    1. Combien de globules rouges faut-il aligner pour obtenir une longueur de $1$ cm ($10^{-2}$ m) ? Donner le résultat en notation scientifique.
    2. Exprimer le diamètre d'un globule rouge en micromètres ($1~\mu\text{m} = 10^{-6}$ m).
Exercice 8 — QCM (3e – 2de)

Pour chaque question, entourer la bonne réponse.

  1. $2^3 \times 2^4$ est égal à :

    • A. $2^{12}$
    • B. $4^7$
    • C. $2^7$
    • D. $2^{43}$
  2. $(-4)^2$ est égal à :

    • A. $-16$
    • B. $-8$
    • C. $8$
    • D. $16$
  3. $5^{-2}$ est égal à :

    • A. $-25$
    • B. $-10$
    • C. $\dfrac{1}{25}$
    • D. $\dfrac{1}{10}$
  4. $(10^3)^2$ est égal à :

    • A. $10^5$
    • B. $10^6$
    • C. $10^9$
    • D. $10^{32}$
  5. $0{,}000\,47$ s'écrit en notation scientifique :

    • A. $47 \times 10^{-5}$
    • B. $4{,}7 \times 10^{-4}$
    • C. $4{,}7 \times 10^{-3}$
    • D. $0{,}47 \times 10^{-3}$
  6. $\dfrac{3^8}{3^5}$ est égal à :

    • A. $3^3$
    • B. $1^3$
    • C. $3^{13}$
    • D. $3^{1{,}6}$
Exercice 9 — Vrai ou faux ?

Pour chaque affirmation, dire si elle est vraie ou fausse et justifier :

  1. $2^{10}$ est plus grand que $10^2$.
  2. $(-5)^3 = -5^3$.
  3. $0^0 = 1$.
  4. $(a + b)^2 = a^2 + b^2$ pour tous nombres $a$ et $b$.
  5. $4^{-1} = -4$.
  6. $10^{-5}$ est un nombre positif.
  7. $a^3 \times a^5 = a^{15}$.
  8. $2^3 \times 3^3 = 6^3$.