Éducation nationale françaiseMathématiques3ème10 min de lecture

Le calcul des sommes algébriques

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Lecture

5 chapitres

Un parcours éditorialisé et navigable.

Pratique

12 questions

Quiz et cartes mémoire à ouvrir après la lecture.

Objectif

3ème

Format rapide pour vérifier si le chapitre correspond.

Chapitre 1

Introduction aux nombres relatifs

Rappel sur les nombres relatifs

Un nombre relatif est un nombre qui possède un signe (+ ou -). Il est composé d'une valeur numérique (ou distance à zéro) et d'un signe.

  • Les nombres précédés d'un signe '+' ou sans signe sont des nombres positifs (ex: +5+5, 1212, 0,70,7).
  • Les nombres précédés d'un signe '-' sont des nombres négatifs (ex: 3-3, 8,5-8,5, 1/2-1/2).
  • Le nombre 00 est le seul nombre à la fois positif et négatif.

On peut représenter les nombres relatifs sur une droite graduée. L'origine est 00. Les nombres positifs sont à droite de 00, les nombres négatifs sont à gauche de 00.

L'opposé d'un nombre relatif est le nombre qui a la même distance à zéro mais le signe opposé.

  • L'opposé de +5+5 est 5-5.
  • L'opposé de 3,2-3,2 est +3,2+3,2.
  • L'opposé de 00 est 00. La somme d'un nombre et de son opposé est toujours égale à 00. Par exemple, 5+(5)=05 + (-5) = 0.

Comparaison de nombres relatifs

Comparer deux nombres relatifs, c'est dire s'ils sont égaux ou si l'un est plus grand ou plus petit que l'autre.

Règles de comparaison :

  1. Nombres positifs : Le plus grand est celui qui a la plus grande distance à zéro. Ex: 7>37 > 3.
  2. Nombres négatifs : Le plus grand est celui qui a la plus petite distance à zéro. Ex: 2>5-2 > -5 (car 2-2 est plus proche de 00 sur la droite graduée).
  3. Un positif et un négatif : Un nombre positif est toujours plus grand qu'un nombre négatif. Ex: 4>104 > -10.
  4. Zéro : Tout nombre positif est supérieur à zéro, tout nombre négatif est inférieur à zéro. Ex: 0>80 > -8, 0<60 < 6.

Pour ranger des nombres dans l'ordre croissant, on les classe du plus petit au plus grand. Pour l'ordre décroissant, du plus grand au plus petit.

La valeur absolue d'un nombre relatif est sa distance à zéro. Elle est toujours positive ou nulle. On la note avec des barres verticales.

  • 5=5|5| = 5
  • 5=5|-5| = 5
  • 0=0|0| = 0 La valeur absolue ne tient compte que de la partie numérique du nombre, sans son signe.

Chapitre 2

Addition et Soustraction de nombres relatifs

Addition de deux nombres relatifs

Règle des signes identiques : Pour additionner deux nombres de même signe :

  1. On garde le signe commun.
  2. On additionne leurs distances à zéro.
  • Exemples :
    • (+3)+(+5)=+(3+5)=+8(+3) + (+5) = +(3+5) = +8
    • (3)+(5)=(3+5)=8(-3) + (-5) = -(3+5) = -8

Règle des signes différents : Pour additionner deux nombres de signes différents :

  1. On prend le signe du nombre qui a la plus grande distance à zéro.
  2. On soustrait la plus petite distance à zéro de la plus grande.
  • Exemples :
    • (+7)+(4)=+(74)=+3(+7) + (-4) = +(7-4) = +3 (car 7>47 > 4, le signe est '+')
    • (7)+(+4)=(74)=3(-7) + (+4) = -(7-4) = -3 (car 7>47 > 4, le signe est '-')
    • (+5)+(5)=0(+5) + (-5) = 0 (somme d'un nombre et de son opposé)

Soustraction de deux nombres relatifs

Soustraire un nombre relatif revient à ajouter son opposé. C'est une règle fondamentale ! ab=a+(b)a - b = a + (-b)

  • Exemples et applications :
    • (+8)(+3)=(+8)+(3)=+5(+8) - (+3) = (+8) + (-3) = +5
    • (+8)(3)=(+8)+(+3)=+11(+8) - (-3) = (+8) + (+3) = +11
    • (8)(+3)=(8)+(3)=11(-8) - (+3) = (-8) + (-3) = -11
    • (8)(3)=(8)+(+3)=5(-8) - (-3) = (-8) + (+3) = -5

Sommes algébriques

Une somme algébrique est une suite d'additions et de soustractions de nombres relatifs. Exemple : A=(+7)(3)+(5)(+2)A = (+7) - (-3) + (-5) - (+2)

Pour faciliter le calcul, on simplifie l'écriture :

  1. On transforme toutes les soustractions en additions de l'opposé. A=(+7)+(+3)+(5)+(2)A = (+7) + (+3) + (-5) + (-2)
  2. On supprime les signes '+' des additions et les parenthèses (sauf si nécessaire). A=7+352A = 7 + 3 - 5 - 2 Attention : le premier nombre peut être écrit sans son '+', mais les suivants gardent leur signe.
  3. On regroupe les nombres positifs et les nombres négatifs. A=(7+3)+(52)A = (7 + 3) + (-5 - 2) A=10+(7)A = 10 + (-7) A=107A = 10 - 7 A=3A = 3

Une autre méthode consiste à calculer de gauche à droite : A=7+352A = 7 + 3 - 5 - 2 A=1052A = 10 - 5 - 2 A=52A = 5 - 2 A=3A = 3

Chapitre 3

Multiplication et Division de nombres relatifs

Multiplication de nombres relatifs

Règle des signes pour la multiplication :

  1. Le produit de deux nombres de même signe est toujours positif.
    • (+)×(+)=(+)(+) \times (+) = (+)
    • ()×()=(+)(-) \times (-) = (+)
  2. Le produit de deux nombres de signes différents est toujours négatif.
    • (+)×()=()(+) \times (-) = (-)
    • ()×(+)=()(-) \times (+) = (-)

Pour multiplier deux nombres relatifs, on multiplie leurs distances à zéro et on applique la règle des signes.

  • Exemples :
    • (+4)×(+3)=+12(+4) \times (+3) = +12
    • (4)×(3)=+12(-4) \times (-3) = +12
    • (+4)×(3)=12(+4) \times (-3) = -12
    • (4)×(+3)=12(-4) \times (+3) = -12

Produit de plusieurs nombres relatifs : Pour un produit de plusieurs facteurs :

  1. On compte le nombre de facteurs négatifs.
  2. S'il y a un nombre pair de facteurs négatifs, le produit est positif.
  3. S'il y a un nombre impair de facteurs négatifs, le produit est négatif.
  4. Ensuite, on multiplie toutes les distances à zéro.
  • Exemple : P=(2)×3×(1)×(4)P = (-2) \times 3 \times (-1) \times (-4) Il y a 3 facteurs négatifs (nombre impair), donc le résultat sera négatif. P=(2×3×1×4)=24P = -(2 \times 3 \times 1 \times 4) = -24

Division de nombres relatifs

La règle des signes pour la division est la même que pour la multiplication :

  1. Le quotient de deux nombres de même signe est toujours positif.
  2. Le quotient de deux nombres de signes différents est toujours négatif.

Pour diviser deux nombres relatifs (le diviseur doit être non nul), on divise leurs distances à zéro et on applique la règle des signes.

  • Exemples :
    • (+12)÷(+3)=+4(+12) \div (+3) = +4
    • (12)÷(3)=+4(-12) \div (-3) = +4
    • (+12)÷(3)=4(+12) \div (-3) = -4
    • (12)÷(+3)=4(-12) \div (+3) = -4

Écriture fractionnaire : La division peut aussi s'écrire sous forme de fraction. Les règles des signes s'appliquent de la même manière.

  • 15+5=3\frac{-15}{+5} = -3
  • 155=3\frac{15}{-5} = -3
  • 155=+3\frac{-15}{-5} = +3

Chapitre 4

Priorités opératoires et expressions numériques

Rappel des priorités opératoires

Pour calculer une expression numérique, il faut respecter un ordre précis des opérations, souvent résumé par l'acronyme PEMDAS (ou "Parenthèses, Exposants, Multiplication, Division, Addition, Soustraction").

  1. Parenthèses (et crochets) : On commence par les calculs situés à l'intérieur des parenthèses les plus profondes.
  2. Multiplications et Divisions : Elles ont la même priorité. On les effectue de gauche à droite.
  3. Additions et Soustractions : Elles ont aussi la même priorité. On les effectue de gauche à droite.
  • Exemple complexe : A=10[2×(3)+(15÷(5))]A = 10 - [2 \times (-3) + (15 \div (-5))]
    1. Calcul des parenthèses internes : A=10[2×(3)+(3)]A = 10 - [2 \times (-3) + (-3)]
    2. Calcul de la multiplication dans les crochets : A=10[6+(3)]A = 10 - [-6 + (-3)]
    3. Calcul de l'addition dans les crochets : A=10[9]A = 10 - [-9]
    4. Soustraction finale : A=10+9=19A = 10 + 9 = 19

Ne pas oublier de gérer les signes des nombres relatifs à chaque étape du calcul.

Calcul d'expressions numériques

Méthodologie de calcul pas à pas :

  1. Identifier toutes les opérations et leur ordre de priorité.
  2. Effectuer les calculs entre parenthèses.
  3. Effectuer les multiplications et divisions de gauche à droite.
  4. Effectuer les additions et soustractions de gauche à droite.
  5. Écrire chaque étape du calcul clairement, en gardant l'expression complète jusqu'à la simplification.
  • Exemple : B=5+3×(4)(10)÷2B = -5 + 3 \times (-4) - (-10) \div 2
    1. Multiplication : 3×(4)=123 \times (-4) = -12 B=5+(12)(10)÷2B = -5 + (-12) - (-10) \div 2
    2. Division : (10)÷2=5(-10) \div 2 = -5 B=5+(12)(5)B = -5 + (-12) - (-5)
    3. Simplifier les soustractions en additions : B=512+5B = -5 - 12 + 5
    4. Additions/soustractions de gauche à droite : B=17+5B = -17 + 5 B=12B = -12

Erreurs courantes à éviter :

  • Oublier une règle de signe.
  • Ne pas respecter l'ordre des priorités opératoires.
  • Confondre soustraction et signe négatif (ex: 5-5 est le nombre négatif cinq, 858-5 est la soustraction de cinq).

Chapitre 5

Problèmes et applications

Résolution de problèmes concrets

Les nombres relatifs sont partout dans la vie courante : températures, altitudes, soldes bancaires, dates historiques, etc.

Traduction d'un énoncé en expression numérique :

  1. Lire attentivement l'énoncé et identifier les grandeurs en jeu (gains, pertes, montées, descentes, etc.).
  2. Représenter ces grandeurs par des nombres relatifs (ex: une perte de 5€ est 5-5, une montée de 100m est +100+100).
  3. Déterminer l'opération à effectuer (addition, soustraction, multiplication, division) en fonction du contexte du problème.
  4. Écrire l'expression numérique correspondante.
  • Exemple : Un sous-marin est à une profondeur de 250-250 mètres. Il remonte de 8080 mètres, puis redescend de 120120 mètres. Quelle est sa nouvelle profondeur ?
    • Expression : 250+80120-250 + 80 - 120
    • Calcul : 170120=290-170 - 120 = -290
    • Réponse : La nouvelle profondeur est de 290-290 mètres.

Analyse des résultats : Après avoir effectué le calcul, il est important de vérifier si le résultat a du sens par rapport au problème posé. Une profondeur de 290-290 mètres est bien plus profonde que 250-250 mètres, ce qui est logique après avoir remonté puis plus redescendu.

Exercices de synthèse

Ces exercices combinent toutes les notions vues précédemment.

  • Calculs avec des nombres décimaux relatifs : Les règles s'appliquent de la même manière pour les nombres décimaux.

    • Ex: (3,5)×(2,1)=7,35(-3,5) \times (2,1) = -7,35
    • Ex: 12,8(4,2)=12,8+4,2=1712,8 - (-4,2) = 12,8 + 4,2 = 17
  • Vérification des calculs :

    • Utiliser une calculatrice pour vérifier les résultats (mais il faut d'abord savoir faire les calculs "à la main").
    • Estimer un ordre de grandeur pour s'assurer que le résultat est plausible.
    • Reprendre les étapes une par une en cas d'erreur.

La maîtrise du calcul des sommes algébriques est essentielle pour la suite des études en mathématiques. Entraînez-vous régulièrement !

Après la lecture

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