Opérations dans ℝ (priorités, signes)
Opérations dans l'ensemble des réels
Découvrez les opérations fondamentales et leurs règles
Opérations fondamentales dans ℝ
Les quatre opérations de base
2 Multiplication : Commutative (a × b = b × a) et associative ((a × b) × c = a × (b × c))
3 Soustraction : Ni commutative ni associative
4 Division : Ni commutative ni associative
Addition : 3 + 5 = 5 + 3 = 8
Multiplication : 4 × 7 = 7 × 4 = 28
Soustraction : 5 - 3 ≠ 3 - 5 (2 ≠ -2)
Priorités opératoires
Ordre des opérations
Lorsqu'on effectue un calcul comportant plusieurs opérations, on respecte l'ordre suivant :
- Les parenthèses (intérieures puis extérieures)
- Les puissances
- Les multiplications et divisions (de gauche à droite)
- Les additions et soustractions (de gauche à droite)
Calculer : 3 + 4 × 2 - (6 - 2) ÷ 2
Étape 1 : Parenthèses → 3 + 4 × 2 - 4 ÷ 2
Étape 2 : × et ÷ → 3 + 8 - 2
Étape 3 : + et - → 9
Règles de signes
Produit et quotient de nombres relatifs
Le produit de deux nombres relatifs :
- Est positif si les deux nombres sont de même signe
- Est négatif si les deux nombres sont de signes contraires
Le quotient de deux nombres relatifs suit les mêmes règles que la multiplication :
- Positif si les deux nombres sont de même signe
- Négatif si les deux nombres sont de signes contraires
5 × 3 = 15 (positif × positif = positif)
(-5) × (-3) = 15 (négatif × négatif = positif)
5 × (-3) = -15 (positif × négatif = négatif)
(-5) × 3 = -15 (négatif × positif = négatif)
Addition et soustraction de relatifs
Sommes algébriques
On additionne les distances à zéro et on conserve le signe commun :
- (+3) + (+5) = +8
- (-3) + (-5) = -8
On soustrait les distances à zéro et on prend le signe du nombre qui a la plus grande distance à zéro :
- (+7) + (-3) = +4 (car 7 > 3)
- (-7) + (+3) = -4 (car 7 > 3)
a - b = a + (-b)
Exemples :
- 5 - 3 = 5 + (-3) = 2
- 5 - (-3) = 5 + 3 = 8
- -5 - 3 = -5 + (-3) = -8
- -5 - (-3) = -5 + 3 = -2
Simplification des expressions
Techniques de simplification
Devant une parenthèse précédée du signe +, on supprime les parenthèses et le signe + :
a + (b + c) = a + b + c
Devant une parenthèse précédée du signe -, on change les signes à l'intérieur :
a - (b + c) = a - b - c
a - (b - c) = a - b + c
k(a + b) = ka + kb
k(a - b) = ka - kb
Exemple : 3(2x - 5) = 6x - 15
Exemple : (x + 2)(y - 3) = xy - 3x + 2y - 6
Simplifier : 2(x - 3) - (x + 4) + 3(2x - 1)
= 2x - 6 - x - 4 + 6x - 3
= (2x - x + 6x) + (-6 - 4 - 3)
= 7x - 13
Fractions et opérations
Opérations sur les fractions
On réduit au même dénominateur :
Calculer : \(\frac{2}{3} + \frac{5}{4} \times \frac{1}{2}\)
On effectue d'abord la multiplication : \(\frac{5}{4} \times \frac{1}{2} = \frac{5}{8}\)
Puis l'addition : \(\frac{2}{3} + \frac{5}{8}\)
On réduit au même dénominateur : \(\frac{16}{24} + \frac{15}{24} = \frac{31}{24}\)
Puissances
Opérations avec les puissances
Pour un nombre a et un entier n ≥ 1 :
Par convention : \(a^0 = 1\) (pour a ≠ 0)
- \(a^m \times a^n = a^{m+n}\)
- \(\frac{a^m}{a^n} = a^{m-n}\) (avec a ≠ 0)
- \((a^m)^n = a^{mn}\)
- \((ab)^n = a^n b^n\)
- \(\left(\frac{a}{b}\right)^n = \frac{a^n}{b^n}\) (avec b ≠ 0)
Un nombre en notation scientifique s'écrit : a × 10^n
Avec 1 ≤ a < 10 et n entier relatif
Exemple : 3450 = 3.45 × 10³
Exemple : 0.0025 = 2.5 × 10⁻³
Calculer : \(\frac{2^3 \times 2^4}{2^2}\)
= \(\frac{2^{3+4}}{2^2} = \frac{2^7}{2^2} = 2^{7-2} = 2^5 = 32\)
Applications concrètes
Utilisations pratiques
2 Science : Calculs de grandeurs physiques
3 Technologie : Calculs dans les algorithmes
4 Économie : Calculs de variations et proportions
Un article coûte 100€. Il subit une remise de 20% puis une augmentation de 10%.
Prix après remise : 100 × (1 - 0.20) = 100 × 0.80 = 80€
Prix final : 80 × (1 + 0.10) = 80 × 1.10 = 88€
Le prix a globalement baissé de 12%.
- Oublier les priorités opératoires
- Se tromper dans les signes lors de la suppression de parenthèses
- Confondre addition et multiplication de fractions
- Erreurs de calcul avec les puissances
Exercices d'application
Mise en pratique
Calculer : A = 5 + 3 × (7 - 2) - 8 ÷ 4
Simplifier : B = 2(x - 3) - (x + 4) + 3(2x - 1)
Calculer : C = \(\frac{3}{4} + \frac{2}{5} \times \frac{10}{3}\)
Solutions des exercices
Corrections détaillées
A = 5 + 3 × (7 - 2) - 8 ÷ 4
A = 5 + 3 × 5 - 8 ÷ 4 (parenthèses)
A = 5 + 15 - 2 (multiplication et division)
A = 18 (addition et soustraction de gauche à droite)
B = 2(x - 3) - (x + 4) + 3(2x - 1)
B = 2x - 6 - x - 4 + 6x - 3 (distribution)
B = (2x - x + 6x) + (-6 - 4 - 3) (regroupement)
B = 7x - 13
C = \(\frac{3}{4} + \frac{2}{5} \times \frac{10}{3}\)
C = \(\frac{3}{4} + \frac{2 \times 10}{5 \times 3}\) (multiplication de fractions)
C = \(\frac{3}{4} + \frac{20}{15}\)
C = \(\frac{3}{4} + \frac{4}{3}\) (simplification)
C = \(\frac{9}{12} + \frac{16}{12}\) (réduction au même dénominateur)
C = \(\frac{25}{12}\)
Résumé
Points clés
- Parenthèses
- Puissances
- Multiplications et divisions (de gauche à droite)
- Additions et soustractions (de gauche à droite)
- (+) × (+) = (+) et (-) × (-) = (+)
- (+) × (-) = (-) et (-) × (+) = (-)
- Idem pour la division
- Soustraire = ajouter l'opposé
- Addition/soustraction : réduire au même dénominateur
- Multiplication : multiplier numérateurs et dénominateurs
- Division : multiplier par l'inverse
Conclusion
Félicitations !
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