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Les opérations

Nommer un calcul

Chaque opération porte un nom, et ses nombres aussi. Les employer correctement, c'est déjà comprendre le calcul.

Opération
Résultat
Les nombres
Addition
Somme
Termes
Soustraction
Différence
Termes
Multiplication
Produit
Facteurs
Division
Quotient
Dividende et diviseur
Le vocabulaire des quatre opérations

Exemple : dans \(7 \times 4\), le résultat \(28\) est un produit et \(7\) et \(4\) en sont les facteurs.

Les priorités opératoires

Dans un calcul qui enchaîne plusieurs opérations, l'ordre n'est pas libre. Il obéit à trois règles, dans cet ordre.

  1. Les parenthèses d'abord

    On effectue en premier ce qui se trouve entre parenthèses, en commençant par les plus intérieures.

  2. Puis les multiplications et les divisions

    Elles se traitent de la gauche vers la droite.

  3. Enfin les additions et les soustractions

    De la gauche vers la droite également.

Exemple :

$$ 5 + 3 \times 4 = 5 + 12 $$
$$ 5 + 3 \times 4 = 17 $$

Le résultat n'est pas \(32\) : la multiplication passe avant l'addition.

Les parenthèses servent justement à imposer un autre ordre :

$$ (5 + 3) \times 4 = 8 \times 4 = 32 $$

Traduire un programme de calcul

Un programme de calcul est une suite d'instructions. On peut le traduire par une seule expression, en ajoutant des parenthèses là où l'ordre l'exige.

Exemple : « choisir un nombre, lui ajouter \(3\), puis multiplier le résultat par \(2\) ».

Le mot résultat impose que l'addition se fasse avant la multiplication : il faut donc des parenthèses.

$$ (n + 3) \times 2 $$

Sans les parenthèses, \(n + 3 \times 2\) désignerait un tout autre calcul : on multiplierait \(3\) par \(2\) au lieu du résultat.

La distributivité

Distribuer un facteur sur une somme

Multiplier une somme par un nombre revient à multiplier chaque terme par ce nombre, puis à additionner.

$$ k \times (a + b) = k \times a + k \times b $$
$$ k \times (a - b) = k \times a - k \times b $$

Exemple : cette règle permet souvent de calculer de tête.

$$ 7 \times 102 = 7 \times (100 + 2) = 700 + 14 $$
$$ 7 \times 102 = 714 $$

Diviser par un nombre décimal

Un quotient ne change pas si l'on multiplie le dividende et le diviseur par un même nombre. On s'en sert pour ramener le diviseur à un nombre entier.

Exemple :

$$ 12.6 \div 0.4 = \frac{12.6 \times 10}{0.4 \times 10} = \frac{126}{4} $$
$$ 12.6 \div 0.4 = 31.5 $$

Multiples et diviseurs

Multiple et diviseur

Lorsque la division de \(a\) par \(b\) tombe juste, on dit que \(a\) est un multiple de \(b\), et que \(b\) est un diviseur de \(a\).

Exemple : \(21 = 3 \times 7\), donc \(21\) est un multiple de \(3\) et de \(7\) ; \(3\) et \(7\) sont des diviseurs de \(21\).

Les deux mots décrivent la même situation, vue depuis l'un ou l'autre nombre.

Les critères de divisibilité

Ces critères permettent de reconnaître un multiple sans poser la division.

Un nombre est divisible par
Lorsque
Exemple
\(2\)
Son chiffre des unités est \(0\), \(2\), \(4\), \(6\) ou \(8\)
\(354\)
\(3\)
La somme de ses chiffres est un multiple de \(3\)
\(354\) car \(3 + 5 + 4 = 12\)
\(5\)
Son chiffre des unités est \(0\) ou \(5\)
\(470\)
\(9\)
La somme de ses chiffres est un multiple de \(9\)
\(477\) car \(4 + 7 + 7 = 18\)
\(10\)
Son chiffre des unités est \(0\)
\(470\)
Reconnaître un multiple

Un nombre divisible par \(9\) est toujours divisible par \(3\), puisque \(9\) est lui-même un multiple de \(3\). La réciproque est fausse : \(12\) est divisible par \(3\) mais pas par \(9\).

La division euclidienne

Lorsque la division ne tombe pas juste, on écrit le dividende sous la forme d'un produit augmenté d'un reste.

$$ a = b \times q + r \qquad \text{avec} \qquad 0 \leqslant r < b $$

Exemple : pour \(17\) partagé par \(5\) :

$$ 17 = 5 \times 3 + 2 $$

Le quotient est \(3\) et le reste est \(2\). Le reste est toujours strictement plus petit que le diviseur, sinon le quotient pourrait encore augmenter.