J'aurais tendance à partir dans ce sens-là en tout cas. Plutôt que de se borner à respecter telle ou telle grammaire (LL(1) c'est quand même sacrément limitatif), profite du fait que tu écris ton parseur à la main et utilises les techniques qui te semblent les plus efficaces.

Le squelette de ton parseur restera de toutes façons le même, mais effectivement une fois à l'intérieur de ta fonction "parser_expression_mathematique", rien ne t'empêche de changer de méthode. J'ai l'impression que tu t'inventes beaucoup de contraintes depuis le début ?