Opérations dans ℝ (priorités, signes)

Opérations dans l'ensemble des réels

BONJOUR ET BIENVENUE !
OPÉRATIONS DANS ℝ
Priorités opératoires et règles de signes

Découvrez les opérations fondamentales et leurs règles

Addition
Multiplication
Priorités

Opérations fondamentales dans ℝ

Les quatre opérations de base

LES QUATRE OPÉRATIONS
+
Addition
a + b
-
Soustraction
a - b
×
Multiplication
a × b ou ab
÷
Division
a ÷ b ou a/b
Chaque opération a ses propriétés spécifiques :
Propriétés des opérations
1 Addition : Commutative (a + b = b + a) et associative ((a + b) + c = a + (b + c))
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
Exemples

Addition : 3 + 5 = 5 + 3 = 8

Multiplication : 4 × 7 = 7 × 4 = 28

Soustraction : 5 - 3 ≠ 3 - 5 (2 ≠ -2)

Priorités opératoires

Ordre des opérations

RÈGLE DE PRIORITÉ
Ordre à respecter

Lorsqu'on effectue un calcul comportant plusieurs opérations, on respecte l'ordre suivant :

  1. Les parenthèses (intérieures puis extérieures)
  2. Les puissances
  3. Les multiplications et divisions (de gauche à droite)
  4. Les additions et soustractions (de gauche à droite)
SCHEMA DES PRIORITÉS
1
Parenthèses : ( ), [ ], { }
2
Puissances : a^n
3
× et ÷ : Multiplications et divisions
4
+ et - : Additions et soustractions
Exemple de calcul

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

Respectez toujours l'ordre des priorités opératoires !

Règles de signes

Produit et quotient de nombres relatifs

MULTIPLICATION
Règles pour la multiplication

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
(+)
× (+)
= (+)
(-)
× (-)
= (+)
(+)
× (-)
= (-)
(-)
× (+)
= (-)
DIVISION
Règles pour la division

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
Exemples de signes

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

ADDITION DE DEUX NOMBRES DE MÊME SIGNE
Règle

On additionne les distances à zéro et on conserve le signe commun :

  • (+3) + (+5) = +8
  • (-3) + (-5) = -8
ADDITION DE DEUX NOMBRES DE SIGNES CONTRAIRES
Règle

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)
SOUSTRACTION
Soustraire un nombre revient à ajouter son opposé

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
Soustraire un nombre négatif revient à ajouter le nombre positif correspondant !

Simplification des expressions

Techniques de simplification

SUPPRESSION DES PARENTHÈSES
Règles de suppression

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

DISTRIBUTIVITÉ
Propriété distributive

k(a + b) = ka + kb

k(a - b) = ka - kb

Exemple : 3(2x - 5) = 6x - 15

DOUBLE DISTRIBUTIVITÉ
(a + b)(c + d) = ac + ad + bc + bd

Exemple : (x + 2)(y - 3) = xy - 3x + 2y - 6

Exemple de simplification

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

ADDITION ET SOUSTRACTION
Avec le même dénominateur
\(\frac{a}{c} + \frac{b}{c} = \frac{a+b}{c}\)
\(\frac{a}{c} - \frac{b}{c} = \frac{a-b}{c}\)
Avec des dénominateurs différents

On réduit au même dénominateur :

\(\frac{a}{b} + \frac{c}{d} = \frac{ad + bc}{bd}\)
\(\frac{a}{b} - \frac{c}{d} = \frac{ad - bc}{bd}\)
MULTIPLICATION ET DIVISION
Multiplication
\(\frac{a}{b} \times \frac{c}{d} = \frac{ac}{bd}\)
Division
\(\frac{a}{b} \div \frac{c}{d} = \frac{a}{b} \times \frac{d}{c} = \frac{ad}{bc}\)
Exemple de calcul

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

DÉFINITION
Puissance d'un nombre

Pour un nombre a et un entier n ≥ 1 :

\(a^n = \underbrace{a \times a \times \ldots \times a}_{n \text{ fois}}\)

Par convention : \(a^0 = 1\) (pour a ≠ 0)

RÈGLES DE CALCUL
Propriétés des puissances
  • \(a^m \times a^n = a^{m+n}\)
  • \(\frac{a^m}{a^n} = a^{m-n}\) (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)
PUISSANCES DE 10
Notation scientifique

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

Exemple de calcul

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

SITUATIONS RÉELLES
Domaines d'application
1 Finance : Calculs de taux d'intérêt composés
2 Science : Calculs de grandeurs physiques
3 Technologie : Calculs dans les algorithmes
4 Économie : Calculs de variations et proportions
EXEMPLE CONCRET
Calcul de remise successive

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%.

ERREURS FRÉQUENTES
Pièges à éviter
  • 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

EXERCICE 1
Calculer

Calculer : A = 5 + 3 × (7 - 2) - 8 ÷ 4

EXERCICE 2
Simplifier

Simplifier : B = 2(x - 3) - (x + 4) + 3(2x - 1)

EXERCICE 3
Calculer

Calculer : C = \(\frac{3}{4} + \frac{2}{5} \times \frac{10}{3}\)

Solutions des exercices

Corrections détaillées

EXERCICE 1 : SOLUTION
Calcul de A

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)

EXERCICE 2 : SOLUTION
Simplification de B

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

EXERCICE 3 : SOLUTION
Calcul de C

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

PRIORITÉS OPÉRATOIRES
Ordre à respecter
  • Parenthèses
  • Puissances
  • Multiplications et divisions (de gauche à droite)
  • Additions et soustractions (de gauche à droite)
Règles de signes
  • (+) × (+) = (+) et (-) × (-) = (+)
  • (+) × (-) = (-) et (-) × (+) = (-)
  • Idem pour la division
  • Soustraire = ajouter l'opposé
Opérations sur les fractions
  • Addition/soustraction : réduire au même dénominateur
  • Multiplication : multiplier numérateurs et dénominateurs
  • Division : multiplier par l'inverse
Maîtrisez les priorités et les règles de signes pour réussir vos calculs !

Conclusion

Félicitations !

FÉLICITATIONS !
MAÎTRISE DES OPÉRATIONS
Vous comprenez maintenant les priorités et signes !

Continuez à pratiquer pour renforcer vos compétences

Compris
Retenu
Appliqué