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Les nombres relatifs

Un nombre relatif

Un nombre relatif est un nombre muni d'un signe : \(+\) ou \(-\).

Il permet de décrire des grandeurs qui peuvent descendre au-dessous de zéro : une température, une altitude, un solde bancaire, une date avant notre ère.

Exemple : une température de \(-7\) °C se lit « moins sept degrés » et désigne sept degrés au-dessous de zéro.

Un nombre relatif est positif s'il est supérieur ou égal à \(0\), et négatif s'il lui est inférieur ou égal.

Le nombre \(0\) est à la fois positif et négatif : c'est le seul. On dit « strictement positif » pour exclure \(0\), et « strictement négatif » de même.

L'opposé d'un nombre

L'opposé

Deux nombres sont opposés lorsqu'ils ont le même chiffre mais des signes contraires. Leur somme vaut \(0\).

$$ a + (-a) = 0 $$

Exemple : l'opposé de \(-4\) est \(4\), car \(-4 + 4 = 0\). L'opposé de \(0\) est \(0\).

La valeur absolue

La valeur absolue

La valeur absolue d'un nombre relatif est ce nombre privé de son signe. Elle mesure sa distance à zéro, et n'est donc jamais négative.

Exemple :

$$ |-7| = 7 \qquad \text{et} \qquad |+7| = 7 $$

Deux nombres opposés ont la même valeur absolue : ils sont à la même distance de zéro, de part et d'autre.

Repérer un nombre relatif sur une droite graduée

Sur une droite graduée, les nombres négatifs se placent à gauche de l'origine, les positifs à droite. Le nombre qui repère un point s'appelle son abscisse.

Exemple : le point d'abscisse \(-3\) se situe à trois unités à gauche de \(0\).

Comparer et ranger des nombres relatifs

Le plus petit de deux nombres est celui qui est le plus à gauche sur la droite graduée. Trois cas se présentent.

  1. Deux nombres positifs

    On les compare comme d'habitude.

    $$ 2.5 < 7.1 $$
  2. Un négatif et un positif

    Le négatif est toujours le plus petit.

    $$ -12 < 0.5 $$
  3. Deux nombres négatifs

    Le plus petit est celui dont la valeur absolue est la plus grande .

    $$ -12 < -5 $$

C'est le cas qui trompe le plus souvent : \(-12\) est plus petit que \(-5\), alors que \(12\) est plus grand que \(5\). Une température de \(-12\) °C est bien plus froide qu'une température de \(-5\) °C.

Additionner deux nombres relatifs

  1. Deux nombres de même signe

    On additionne les valeurs absolues et on garde le signe commun.

    $$ (-3) + (-8) = -11 $$
  2. Deux nombres de signes contraires

    On soustrait la plus petite valeur absolue de la plus grande, et on garde le signe de celui qui a la plus grande valeur absolue.

    $$ (-9) + (+4) = -5 $$
    $$ (+9) + (-4) = +5 $$

Exemple : une plongée à \(-9\) m suivie d'une remontée de \(4\) m amène à \(-5\) m.

Additionner plusieurs nombres relatifs

Une somme peut se réorganiser librement. On regroupe les positifs entre eux et les négatifs entre eux, puis on termine par une seule addition.

$$ (-5) + 8 + (-3) + 6 = \underbrace{(8 + 6)}_{14} + \underbrace{\bigl((-5) + (-3)\bigr)}_{-8} $$
$$ (-5) + 8 + (-3) + 6 = 6 $$

Soustraire un nombre relatif

Soustraire, c'est ajouter l'opposé

$$ a - b = a + (-b) $$

Toute soustraction se ramène ainsi à une addition, et les règles précédentes suffisent.

Exemple :

$$ 5 - (-3) = 5 + (+3) $$
$$ 5 - (-3) = 8 $$

Simplifier une écriture

Une fois les soustractions transformées en additions, on peut alléger l'écriture en supprimant les parenthèses et les signes d'addition.

Écriture
Se simplifie en
\(+ (+a)\)
\(+a\)
\(+ (-a)\)
\(-a\)
\(- (+a)\)
\(-a\)
\(- (-a)\)
\(+a\)
Deux signes qui se suivent

Deux signes identiques donnent un \(+\), deux signes différents donnent un \(-\).

Exemple :

$$ 7 - (-2) + (-5) = 7 + 2 - 5 $$
$$ 7 - (-2) + (-5) = 4 $$

Les parenthèses restent indispensables lorsque deux symboles d'opération se suivraient sans elles : on n'écrit jamais \(7 - -2\).