Comparaison, ordre et encadrement

Comparaison et ordre des nombres

BONJOUR ET BIENVENUE !
COMPARAISON & ORDRE
Comparaison, ordre et encadrement des nombres réels

Découvrez comment comparer les nombres et établir des encadrements

Comparaison
Ordre
Encadrement

Comparaison des nombres

Comparaison de deux nombres réels

OPÉRATEURS DE COMPARAISON
Symboles de comparaison

Voici les opérateurs de comparaison :

a
=
b
a
<
b
a
>
b
Où :
Significations des symboles
1 a = b : a est égal à b
2 a < b : a est strictement inférieur à b
3 a > b : a est strictement supérieur à b
4 a ≤ b : a est inférieur ou égal à b
5 a ≥ b : a est supérieur ou égal à b
MÉTHODES DE COMPARAISON
Techniques de comparaison
1 Calculer la différence a - b et déterminer son signe
2 Comparer les écritures décimales (si possible)
3 Utiliser la droite graduée pour visualiser
4 Élever au carré (pour les nombres positifs)

Ordre sur les nombres réels

Propriétés de l'ordre

PROPRIÉTÉS FONDAMENTALES
Caractéristiques de l'ordre sur ℝ
1 Réflexivité : Pour tout a ∈ ℝ, a ≤ a
2 Antisymétrie : Si a ≤ b et b ≤ a, alors a = b
3 Transitivité : Si a ≤ b et b ≤ c, alors a ≤ c
4 Totalité : Pour tous a, b ∈ ℝ, on a soit a ≤ b, soit b ≤ a
CONSÉQUENCES IMPORTANTES
Opérations et ordre
1 Addition : Si a ≤ b, alors a + c ≤ b + c pour tout c
2 Multiplication par un nombre positif : Si a ≤ b et c > 0, alors ac ≤ bc
3 Multiplication par un nombre négatif : Si a ≤ b et c < 0, alors ac ≥ bc
4 Passage à l'inverse : Si 0 < a ≤ b, alors 1/b ≤ 1/a
L'ordre sur ℝ est compatible avec les opérations arithmétiques

Méthodes de comparaison

Techniques de comparaison

MÉTHODE DE LA DIFFÉRENCE
Principe

Pour comparer deux nombres a et b, on calcule a - b :

  • Si a - b > 0, alors a > b
  • Si a - b < 0, alors a < b
  • Si a - b = 0, alors a = b
EXEMPLE D'APPLICATION
Comparaison de √2 et 1.4

On calcule : (√2)² - (1.4)² = 2 - 1.96 = 0.04 > 0

Donc (√2)² > (1.4)², et comme √2 > 0 et 1.4 > 0, on a √2 > 1.4

AUTRES MÉTHODES
Autres techniques utiles
1 Élever au carré : Pour comparer des nombres positifs, on peut comparer leurs carrés
2 Multiplier par un nombre positif : Pour simplifier la comparaison
3 Utiliser des approximations : Pour comparer des nombres complexes
4 Faire appel à des propriétés connues : Comme √2 ≈ 1.414...

Encadrement

Notion d'encadrement

DÉFINITION D'UN ENCADREMENT
Qu'est-ce qu'un encadrement ?

Encadrer un nombre x, c'est trouver deux nombres a et b tels que :

a ≤ x ≤ b

On dit que x est encadré par a et b.

AMPLITUDE D'UN ENCADREMENT
Précision de l'encadrement

L'amplitude d'un encadrement a ≤ x ≤ b est la différence b - a.

Plus l'amplitude est petite, plus l'encadrement est précis.

Exemple : 3.14 ≤ π ≤ 3.15 a une amplitude de 0.01

EXEMPLES D'ENCADREMENTS
Cas courants
1 π : 3.14 ≤ π ≤ 3.15
2 √2 : 1.41 ≤ √2 ≤ 1.42
3 e : 2.71 ≤ e ≤ 2.72
4 1/3 : 0.33 ≤ 1/3 ≤ 0.34

Valeurs approchées

Valeurs approchées par défaut et par excès

VALEUR APPROCHÉE PAR DÉFAUT
Définition

Une valeur approchée par défaut d'un nombre x à 10⁻ⁿ près est un nombre a tel que :

a ≤ x < a + 10⁻ⁿ

Exemple : 1.41 est une valeur approchée par défaut de √2 à 10⁻² près

VALEUR APPROCHÉE PAR EXCÈS
Définition

Une valeur approchée par excès d'un nombre x à 10⁻ⁿ près est un nombre b tel que :

b - 10⁻ⁿ < x ≤ b

Exemple : 1.42 est une valeur approchée par excès de √2 à 10⁻² près

ARRONDI
Arrondi à 10⁻ⁿ près

L'arrondi d'un nombre x à 10⁻ⁿ près est la valeur qui minimise la distance entre x et la valeur approchée.

Exemple : L'arrondi de π à 10⁻² près est 3.14 (car π ≈ 3.14159...)

Opérations et encadrements

Encadrements et opérations

SOMME DE DEUX NOMBRES
Règle de somme

Si a ≤ x ≤ b et c ≤ y ≤ d, alors :

a + c ≤ x + y ≤ b + d

Exemple : Si 2 ≤ x ≤ 3 et 1 ≤ y ≤ 2, alors 3 ≤ x + y ≤ 5

PRODUIT DE DEUX NOMBRES POSITIFS
Règle de produit

Si 0 ≤ a ≤ x ≤ b et 0 ≤ c ≤ y ≤ d, alors :

ac ≤ xy ≤ bd

Attention : cette règle ne s'applique que si tous les nombres sont positifs.

MULTIPLICATION PAR UN NOMBRE POSITIF
Multiplication par un réel positif

Si a ≤ x ≤ b et k > 0, alors :

ka ≤ kx ≤ kb

Exemple : Si 2 ≤ x ≤ 3 et k = 5, alors 10 ≤ 5x ≤ 15

MULTIPLICATION PAR UN NOMBRE NÉGATIF
Multiplication par un réel négatif

Si a ≤ x ≤ b et k < 0, alors :

kb ≤ kx ≤ ka

Le sens des inégalités change !

Applications concrètes

Utilisations pratiques

MESURES ET PRÉCISION
Domaines concernés
1 Sciences physiques : Mesures avec incertitudes
2 Économie : Estimations et fourchettes de prix
3 Ingénierie : Tolérances et marges de sécurité
4 Mathématiques : Approximations et majorations
EXEMPLE CONCRET
Mesure d'une longueur

On mesure une longueur avec un ruban à 1 mm près : 15.3 cm ≤ L ≤ 15.4 cm

Le périmètre d'un carré de côté L vérifie : 61.2 cm ≤ P ≤ 61.6 cm

Et l'aire : 234.09 cm² ≤ A ≤ 237.16 cm²

ESTIMATION D'EXPRÉSSIONS COMPLEXES
Techniques d'approximation
  • Encadrement des composantes d'une expression
  • Utilisation des propriétés de monotonie
  • Majoration et minoration des termes
  • Application des règles d'opérations sur les encadrements

Exercices d'application

Mise en pratique

EXERCICE 1
Comparaison de nombres

Comparer sans calculatrice : √3 et 1.7. Justifier votre réponse.

EXERCICE 2
Encadrement

Sachant que 3.14 ≤ π ≤ 3.15, donner un encadrement de π².

EXERCICE 3
Valeurs approchées

Donner un encadrement de √5 à 10⁻² près.

Solutions des exercices

Corrections détaillées

EXERCICE 1 : SOLUTION
Comparaison de √3 et 1.7

On calcule les carrés : (√3)² = 3 et (1.7)² = 2.89

Comme 3 > 2.89, on a (√3)² > (1.7)²

Or √3 > 0 et 1.7 > 0, donc √3 > 1.7

EXERCICE 2 : SOLUTION
Encadrement de π²

On sait que 3.14 ≤ π ≤ 3.15

Comme π > 0, on peut élever au carré : (3.14)² ≤ π² ≤ (3.15)²

Donc : 9.8596 ≤ π² ≤ 9.9225

EXERCICE 3 : SOLUTION
Encadrement de √5

On cherche des nombres dont les carrés encadrent 5.

2.2² = 4.84 et 2.3² = 5.29, donc 2.2 < √5 < 2.3

On affine : 2.23² = 4.9729 et 2.24² = 5.0176

Donc : 2.23 ≤ √5 ≤ 2.24

Résumé

Points clés

COMPARAISON DES NOMBRES
Méthodes de comparaison
  • Calcul de la différence a - b
  • Élevage au carré pour les nombres positifs
  • Utilisation de la droite graduée
  • Comparaison des écritures décimales
Propriétés de l'ordre
  • Réflexivité, antisymétrie, transitivité, totalité
  • Compatibilité avec l'addition
  • Compatibilité avec la multiplication (changer le sens si négatif)
Encadrements et opérations
  • Addition : a ≤ x ≤ b et c ≤ y ≤ d ⇒ a+c ≤ x+y ≤ b+d
  • Produit de positifs : a ≤ x ≤ b et c ≤ y ≤ d ⇒ ac ≤ xy ≤ bd
  • Multiplication par positif : a ≤ x ≤ b et k > 0 ⇒ ka ≤ kx ≤ kb
  • Multiplication par négatif : a ≤ x ≤ b et k < 0 ⇒ kb ≤ kx ≤ ka
Maîtrisez les techniques de comparaison et d'encadrement !

Conclusion

Félicitations !

FÉLICITATIONS !
MAÎTRISE DE LA COMPARAISON
Vous comprenez maintenant les encadrements !

Continuez à pratiquer pour renforcer vos compétences

Compris
Retenu
Appliqué