Comparaison, ordre et encadrement
Comparaison et ordre des nombres
Découvrez comment comparer les nombres et établir des encadrements
Comparaison des nombres
Comparaison de deux nombres réels
Voici les opérateurs de comparaison :
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
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
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
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
Méthodes de comparaison
Techniques de comparaison
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
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
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
Encadrer un nombre x, c'est trouver deux nombres a et b tels que :
On dit que x est encadré par a et b.
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
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
Une valeur approchée par défaut d'un nombre x à 10⁻ⁿ près est un nombre a tel que :
Exemple : 1.41 est une valeur approchée par défaut de √2 à 10⁻² près
Une valeur approchée par excès d'un nombre x à 10⁻ⁿ près est un nombre b tel que :
Exemple : 1.42 est une valeur approchée par excès de √2 à 10⁻² 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
Si a ≤ x ≤ b et c ≤ y ≤ d, alors :
Exemple : Si 2 ≤ x ≤ 3 et 1 ≤ y ≤ 2, alors 3 ≤ x + y ≤ 5
Si 0 ≤ a ≤ x ≤ b et 0 ≤ c ≤ y ≤ d, alors :
Attention : cette règle ne s'applique que si tous les nombres sont positifs.
Si a ≤ x ≤ b et k > 0, alors :
Exemple : Si 2 ≤ x ≤ 3 et k = 5, alors 10 ≤ 5x ≤ 15
Si a ≤ x ≤ b et k < 0, alors :
Le sens des inégalités change !
Applications concrètes
Utilisations pratiques
2 Économie : Estimations et fourchettes de prix
3 Ingénierie : Tolérances et marges de sécurité
4 Mathématiques : Approximations et majorations
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
- 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
Comparer sans calculatrice : √3 et 1.7. Justifier votre réponse.
Sachant que 3.14 ≤ π ≤ 3.15, donner un encadrement de π².
Donner un encadrement de √5 à 10⁻² près.
Solutions des exercices
Corrections détaillées
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
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
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
- Calcul de la différence a - b
- Élevage au carré pour les nombres positifs
- Utilisation de la droite graduée
- Comparaison des écritures décimales
- Réflexivité, antisymétrie, transitivité, totalité
- Compatibilité avec l'addition
- Compatibilité avec la multiplication (changer le sens si négatif)
- 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
Conclusion
Félicitations !
Continuez à pratiquer pour renforcer vos compétences