Quatrième, programme français à Montréal • Exercices corrigés
Exercices corrigés : les quatre opérations sur les fractions (Quatrième)
Ces seize exercices corrigés couvrent les quatre opérations sur les fractions en quatrième : addition, soustraction, multiplication, division, enchaînements et problèmes. Ils s'adressent aux élèves du Lycée Marie de France et du Collège Stanislas à Montréal.
Le fil de la série : additionner et multiplier ne demandent pas le même travail. Une addition exige des parts de MÊME TAILLE, donc un dénominateur commun ; une multiplication REDÉCOUPE les parts en parts, donc les dénominateurs se multiplient. Confondre ces deux protocoles est, de loin, l'erreur la plus fréquente du chapitre, et c'est elle qui organise les seize exercices.
Trois pièges reviennent à chaque contrôle et le corrigé les désigne nommément : ajouter les dénominateurs, ce qui donne 21+31=52 alors que la somme dépasse forcément 21 ; inverser le mauvais facteur dans une division, alors que seul le DIVISEUR se retourne ; et simplifier à travers une addition, en barrant les 5 de 53+5, alors que seuls des FACTEURS se simplifient.
Série autocorrigéeTape tes réponses et vérifie-les question par question : la page te dit juste ou faux avant d'ouvrir la correction. Avec un compte, chaque bonne réponse du premier coup rapporte des points, et tes réponses justes restent remplies quand tu reviens.
•Multiplier ou diviser le numérateur ET le dénominateur par un même nombre non nul ne change pas la fraction.
•Pour additionner ou soustraire, on écrit les fractions avec le même dénominateur, puis on n'opère que sur les numérateurs.
•Le plus petit dénominateur commun de deux fractions est le plus petit multiple commun des deux dénominateurs.
•Pour multiplier : numérateurs entre eux, dénominateurs entre eux. On ne met JAMAIS au même dénominateur pour multiplier, c'est inutile.
•On simplifie AVANT de multiplier, en croisant un numérateur avec l'autre dénominateur : les calculs restent petits.
•L'inverse de ba est ab. Diviser par une fraction, c'est multiplier par son inverse : ba÷dc=ba×cd, et c'est le DIVISEUR seul qui se retourne.
•Une barre de fraction est une parenthèse invisible : on calcule le numérateur en entier, le dénominateur en entier, puis on divise.
•On ne simplifie que des FACTEURS, jamais des termes d'une somme : 53+5=58 et non 3.
•Multiplier par une fraction inférieure à 1 diminue le nombre ; par une fraction supérieure à 1, l'augmente. Diviser fait l'inverse.
•Vérification systématique : remplacer chaque fraction par sa valeur décimale approchée et contrôler l'ordre de grandeur du résultat.
Calculs : calcul pur (/10)
Exercice 1 : Huit calculs de fractions à la main
Calculez chaque expression à la main et donnez le résultat sous forme de fraction irréductible (ou d'entier). Les priorités sont les mêmes qu'avec les entiers, et le signe se décide à part.
1) A=85−43
2) B=−32+65
3) C=107×1415
4) D=−49÷83
5) E=1−52×65
6) F=(21+31)×56
7) G=43÷(21−81)
8) H=(65−23)÷(−94)
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Réponses
1)A=−81
2)B=61
3)C=43
4)D=−6
5)E=32
6)F=1
7)G=2
8)H=23
1)
43=86, donc A=85−86=−81. Le résultat est négatif, ce qui était prévisible : 43 est plus grand que 85.
2)
−32=−64. B=−64+65=61.
3)
On simplifie avant de multiplier : 7 se retrouve dans 14=2×7, et 5 dans 15=3×5 et 10=2×5. C=2×5×2×77×3×5=43. Multiplier d'abord donne 140105, qu'il faut ensuite simplifier par 35.
4)
Diviser par 83, c'est multiplier par son inverse 38. Signes contraires : résultat négatif. D=−4×39×8=−4×33×3×4×2=−6. Le piège est de multiplier par 83 au lieu de son inverse, ce qui donnerait −3227.
5)
Le produit d'abord : 52×65=5×2×32×5=31. Puis E=1−31=33−31=32. Faire 1−52 en premier donnerait 53×65=21, faux.
6)
La parenthèse : 63+62=65. Puis F=65×56=1 : deux fractions inverses l'une de l'autre ont pour produit 1.
7)
La parenthèse : 21=84, donc 84−81=83. Puis G=43×38=48=2. Diviser par un nombre plus petit que 1 AGRANDIT : 2 est bien plus grand que 43.
8)
La première parenthèse : 65−69=−64=−32. On divise ensuite par −94 : deux négatifs, résultat positif, et on multiplie par l'inverse 49. H=32×49=3×2×22×3×3=23.
Coche ici les exercices faits ou à revoir : un compte gratuit, sans mot de passe, retient tes coches et tes réponses justes d'une visite à l'autre, te dit quel chapitre attaquer ensuite et te permet de demander l'exercice qui te manque. Crée ton espace, un courriel suffit.
Partie A : les bases (/50)
Exercice 2 : Simplifier et trouver le dénominateur commun
Les trois bandes ci-dessous ont exactement la même longueur. Elles sont coupées en quarts, en sixièmes et en douzièmes.
1) Simplifiez 5642 puis 4575 jusqu'à la fraction irréductible.
2) Complétez : 65=42… et 9…=6328.
3) À l'aide des bandes, donnez le plus petit dénominateur commun à 4 et 6, et expliquez ce qu'on voit.
4) Écrivez 43 et 65 avec ce dénominateur commun.
5) Trouvez le plus petit dénominateur commun à 8 et 12, puis à 9 et 15.
6) Les écritures 87 et 2421 désignent-elles le même nombre ?
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Réponses
1)43 et 35
2)35 et 4
3)12, pas 24
4)129 et 1210
5)24 et 45
6)Oui : 7×24=8×21
1)
42 et 56 ont pour plus grand diviseur commun 14 : 5642=43. Pour 4575, le plus grand diviseur commun est 15 : 4575=35. Une fraction irréductible n'est pas forcément inférieure à 1, et il ne faut pas la transformer en 132, écriture qui n'est plus employée au collège.
2)
42=6×7, donc on multiplie aussi le numérateur par 7 : 65=4235. Pour la seconde, 63=9×7, donc on DIVISE 28 par 7 : 94=6328. On regarde toujours d'abord ce qui a été fait au dénominateur, jamais l'inverse.
3)
C'est 12. Sur les bandes, une graduation des quarts et une graduation des sixièmes tombent au même endroit uniquement aux douzièmes : chaque quart vaut trois douzièmes et chaque sixième en vaut deux. Le dénominateur commun est le plus petit multiple commun de 4 et 6, et non leur produit 24, qui conviendrait aussi mais alourdirait les calculs.
4)
43=129 (on multiplie par 3) et 65=1210 (on multiplie par 2). On lit au passage que 65 est la plus grande des deux.
5)
Pour 8 et 12 : les multiples de 12 sont 12, 24, et 24 est divisible par 8, donc c'est 24. Pour 9 et 15 : 9=3×3 et 15=3×5, le plus petit multiple commun est 3×3×5=45.
6)
Oui. 24=8×3 et 21=7×3, donc 2421=87. On peut aussi vérifier par les produits en croix : 7×24=168 et 8×21=168. Deux écritures différentes peuvent désigner le même nombre, et c'est précisément ce qui rend possible le dénominateur commun.
Exercice 3 : Additionner et soustraire
On ne peut ajouter que des parts de même taille. Tout le travail consiste donc à rendre les dénominateurs identiques, puis à oublier le dénominateur.
1) Calculez 43+65.
2) Calculez 107−152.
3) Calculez 2−85.
4) Calculez 65+97−21.
5) Un élève répond 146 à la question 73+73. Corrigez et expliquez.
6) Montrez, sans terminer le calcul, que 21+31 ne peut pas valoir 52.
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Réponses
1)1219
2)3017
3)811
4)910
5)76 : le dénominateur ne bouge pas
6)Somme >21 ; vraie valeur 65
1)
Dénominateur commun 12 : 43=129 et 65=1210, donc la somme vaut 1219. Elle dépasse 1, ce qui est cohérent puisque les deux fractions valent chacune plus d'un demi. Le résultat est irréductible, 19 étant premier.
2)
Dénominateur commun 30 : 107=3021 et 152=304, donc la différence vaut 3017. Contrôle décimal : 0,7−0,133=0,566 et 3017≈0,567.
3)
On écrit 2=816, donc 2−85=816−85=811. Un entier s'écrit toujours en fraction avec le dénominateur dont on a besoin.
4)
Dénominateur commun 18 : 1815+1814−189=1820=910. On simplifie à la fin, une seule fois. Contrôle décimal : 0,833+0,778−0,5=1,111 et 910≈1,111.
5)
La bonne réponse est 76. Les deux parts ont déjà la même taille, des septièmes, donc le dénominateur ne bouge PAS : on compte simplement six septièmes. Doubler aussi le dénominateur reviendrait à couper les parts en deux en même temps qu'on les compte, ce qui redonne le nombre de départ : 146=73, la fraction de départ et non son double.
6)
52=0,4 est plus petit que 21. Or on part de 21 et on AJOUTE un nombre positif : la somme doit obligatoirement dépasser 21. La réponse 52 est donc impossible avant tout calcul. La vraie valeur est 63+62=65. Ce réflexe d'encadrement rapide attrape presque toutes les erreurs d'addition de fractions.
Exercice 4 : Multiplier, et simplifier avant de calculer
Multiplier deux fractions revient à redécouper des parts en parts. Les dénominateurs se multiplient donc entre eux, et il n'y a aucun dénominateur commun à chercher.
1) Calculez 43×52 en simplifiant AVANT de multiplier.
2) Calculez 1514×2125.
3) Calculez 85×12.
4) Une classe compte 30 élèves et les 53 sont des filles. Combien de filles ?
5) Calculez les 32 des 43 d'un litre.
6) Expliquez pourquoi 32×43 est plus petit que 43.
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Réponses
1)103
2)910
3)215=7,5
4)18 filles
5)21 litre
6)32<1 : on prend une partie
1)
Le 2 du second numérateur et le 4 du premier dénominateur se simplifient par 2 : il reste 23×51=103. En multipliant d'abord on aurait obtenu 206, qu'il faut ensuite simplifier : même résultat, plus de travail et un risque d'oubli.
2)
On croise les simplifications : 14 avec 21 par 7, puis 25 avec 15 par 5. Il reste 32×35=910. Sans simplifier, on aurait eu 315350, un calcul beaucoup plus lourd pour le même résultat.
3)
12=112, donc 85×12=860=215=7,5. On peut aussi simplifier tout de suite 12 et 8 par 4 : 25×3=215.
4)
Prendre les 53 de 30, c'est calculer 53×30=590=18. Il y a 18 filles, donc 12 garçons. Contrôle : 3012=52, la fraction complémentaire de 53.
5)
32×43=126=21 litre. Le mot DES signale toujours une multiplication : une fraction d'une fraction est une fraction.
6)
Parce que 32 est inférieur à 1 : on prend seulement une partie de 43, donc on obtient moins que 43. Effectivement 21<43. La règle générale : multiplier par une fraction inférieure à 1 diminue, multiplier par une fraction supérieure à 1 augmente. C'est ce qui rend fausse l'idée que multiplier fait toujours grandir.
Exercice 5 : Diviser : multiplier par l'inverse
Diviser par une fraction, c'est chercher combien de fois elle tient dans le nombre. Le calcul se ramène toujours à une multiplication par l'inverse du DIVISEUR.
1) Donnez l'inverse de 74, celui de 5 et celui de 31.
2) Calculez 53÷109.
3) Calculez 127÷14.
4) Calculez 6÷83.
5) Calculez 9832.
6) Un ruban de 415 mètre est coupé en morceaux de 85 mètre. Combien de morceaux obtient-on ?
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Réponses
1)47 ; 51 ; 3
2)32
3)241
4)16
5)43
6)6 morceaux
1)
L'inverse de 74 est 47, celui de 5=15 est 51, celui de 31 est 3. Deux nombres inverses ont pour produit 1 ; à ne pas confondre avec deux nombres opposés, dont la somme est nulle.
2)
53÷109=53×910. On simplifie 10 avec 5 et 3 avec 9 : il reste 11×32=32. Le résultat est inférieur à 1, ce qui est normal : 109 est plus grand que 53=106.
3)
14=114, donc 127÷14=127×141=1687=241. Diviser par un entier plus grand que 1 diminue bien le nombre.
4)
6÷83=6×38=348=16. Le résultat AUGMENTE, et c'est logique : on demande combien de fois 83 tient dans 6, or 83 est bien plus petit que 1.
5)
Une fraction de fractions se lit comme une division : 32÷98=32×89=2418=43. La grande barre est celle de la division principale ; c'est elle qui sépare le dividende du diviseur.
6)
On cherche combien de fois 85 tient dans 415 : 415÷85=415×58=20120=6. On obtient 6 morceaux exactement, sans chute. Contrôle par les décimaux : 3,75÷0,625=6.
Exercice 6 : Enchaînements et priorités
Les priorités opératoires ne changent pas parce que les nombres sont des fractions. La seule nouveauté est la barre de fraction, qui joue le rôle d'une parenthèse.
1) Calculez 32+41×58.
2) Calculez (32+41)×58.
3) Calculez 65−21÷43.
4) Calculez 6521+31.
5) Calculez (43)2−81.
6) Calculez 97×143+65.
Voir la correction
Réponses
1)1516
2)1522
3)61
4)1
5)167
6)1
1)
La multiplication passe en premier : 41×58=52. Puis 32+52=1510+156=1516.
2)
La parenthèse passe en premier : 32+41=128+123=1211. Puis 1211×58=6088=1522. Comparez avec la question 1 : les mêmes nombres, deux résultats différents, 1516 et 1522.
3)
La division d'abord : 21÷43=21×34=32. Puis 65−32=65−64=61.
4)
On calcule le numérateur en entier : 21+31=65. Le quotient vaut donc 65÷65=1. Un nombre divisé par lui-même vaut 1, et il n'y avait rien de plus à calculer une fois le numérateur reconnu.
5)
La puissance d'abord : (43)2=169, le carré portant sur le numérateur ET le dénominateur. Puis 169−162=167.
6)
Le produit d'abord, en simplifiant 7 avec 14 et 3 avec 9 : 97×143=61. Puis 61+65=1. Un résultat entier au bout d'un calcul de fractions n'a rien d'anormal, et c'est ici un bon signe que les simplifications ont été bien menées.
Partie B : problèmes et raisonnement (/50)
Exercice 7 : Comparer, ranger et placer
La droite ci-dessous est graduée de 0 à 2 et partagée en douzièmes. Seuls les entiers sont étiquetés.
1) Comparez 85 et 127.
2) Rangez dans l'ordre croissant 43, 65, 32 et 127.
3) Placez ces quatre fractions sur la droite graduée.
4) Encadrez 1229 entre deux entiers consécutifs, puis placez-le.
5) Donnez une fraction strictement comprise entre 31 et 21.
6) Comparez 10099 et 101100 sans calculatrice.
Voir la correction
Réponses
1)85>127
2)127<32<43<65
3)7e, 8e, 9e, 10e graduations
4)Entre 2 et 3, 5 graduations après 2
5)125 par exemple
6)101100>10099
1)
Dénominateur commun 24 : 85=2415 et 127=2414, donc 85>127. Comparer les numérateurs 5 et 7 tels quels conduirait à la conclusion inverse, et c'est l'erreur la plus fréquente du chapitre.
2)
On écrit tout en douzièmes : 127, 32=128, 43=129, 65=1210. L'ordre croissant est donc 127<32<43<65.
3)
Les quatre fractions se placent sur la septième, la huitième, la neuvième et la dixième graduation après 0, toutes entre 21 et 1, donc dans le premier intervalle. Une fois le dénominateur commun trouvé, placer revient à compter des graduations.
4)
1229=1224+125=2+125, donc 2<1229<3. Le point se place cinq graduations après 2.
5)
En douzièmes, 31=124 et 21=126 : la fraction 125 convient. La méthode générale consiste à affiner le dénominateur commun jusqu'à libérer une place entre les deux.
6)
Chacune est à une petite distance de 1 : 10099=1−1001 et 101100=1−1011. Comme 1011<1001, on retranche MOINS à 101100, donc 101100>10099. Le produit en croix confirme : 99×101=9999 et 100×100=10000.
Exercice 8 : Le nombre manquant
Chaque question cache un nombre. On identifie d'abord l'opération qui l'entoure, puis on applique celle qui la défait.
1) Trouvez x tel que 52+x=109.
2) Trouvez x tel que x−83=41.
3) Trouvez x tel que 73×x=149.
4) Trouvez x tel que x÷32=56.
5) Trouvez x tel que 65÷x=910.
6) Trouvez deux fractions de dénominateur 5 dont la somme vaut 1 et le produit 254.
On divise par 73, c'est-à-dire qu'on multiplie par 37 : x=149×37=4263=23. Vérification : 73×23=149.
4)
x est DIVISÉ par 32, donc on multiplie le résultat par 32 : x=56×32=1512=54. Vérification : 54÷32=54×23=56.
5)
Ici x est le DIVISEUR, la situation est différente de la question 4 : x=65÷910=65×109=6045=43. Vérification : 65÷43=65×34=1820=910.
6)
Notons les deux fractions 5a et 5b. Leur somme vaut 5a+b=1, donc a+b=5. Leur produit vaut 25ab=254, donc ab=4. Les deux entiers cherchés sont 1 et 4 : les fractions sont 51 et 54. Vérification : 51+54=1 et 51×54=254. Le couple 2 et 3 donne bien la somme 5, mais un produit de 6, donc il ne convient pas.
Exercice 9 : Cinq affirmations à corriger
Chacune des cinq affirmations suivantes est FAUSSE. Dites pourquoi et donnez l'énoncé correct.
1) « 32+54=86. »
2) « Pour multiplier deux fractions, il faut d'abord les mettre au même dénominateur. »
3) « Multiplier un nombre par une fraction le rend toujours plus petit. »
4) « ba÷dc=ab×dc. »
5) « Dans 53+5, on simplifie les deux 5, ce qui donne 3. »
6) Reprenez l'affirmation 3 et énoncez précisément dans quel cas un produit est plus petit que le nombre de départ.
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Réponses
1)1522
2)Pas de dénominateur commun
3)6×35=10>6
4)Seul le diviseur se retourne
5)58
6)Plus petit si ba<1
1)
FAUX. Numérateurs et dénominateurs ont été additionnés séparément. Dénominateur commun 15 : 1510+1512=1522. Un contrôle immédiat suffisait à rejeter 86 : ce nombre est inférieur à 1, alors que 54 vaut déjà presque 1 et qu'on lui ajoute encore 32. Énoncé correct : 32+54=1522.
2)
FAUX. Le dénominateur commun sert à l'addition et à la soustraction, jamais à la multiplication : 43×52=206=103 directement. Énoncé correct : pour multiplier, on multiplie les numérateurs entre eux et les dénominateurs entre eux, après avoir simplifié en croix.
3)
FAUX. Cela dépend de la fraction. 6×35=10, qui est PLUS GRAND que 6, car 35 dépasse 1. Énoncé correct au point 6.
4)
FAUX. C'est le DIVISEUR qui se retourne, pas le dividende : ba÷dc=ba×cd. Contre-exemple chiffré : 21÷41=2, alors que la formule proposée donnerait 12×41=21, un résultat quatre fois trop petit.
5)
FAUX. On ne simplifie que des FACTEURS, jamais les termes d'une somme. Ici il faut d'abord calculer le numérateur : 53+5=58. La simplification serait légitime dans 53×5, qui vaut bien 3. Énoncé correct : 53+5=58=1,6.
6)
Un produit n×ba, avec n positif, est plus petit que n exactement lorsque ba<1 ; il lui est égal si ba=1 et plus grand si ba>1.
Exercice 10 : Le partage d'un terrain
Un terrain rectangulaire mesure 24 mètres sur 15 mètres. Le propriétaire consacre les 52 de sa surface au potager. Il installe ensuite un verger sur le tiers de ce qui RESTE, et sème le reste en pelouse.
1) Calculez l'aire totale du terrain.
2) Calculez l'aire du potager.
3) Calculez l'aire du verger.
4) Calculez l'aire de la pelouse, puis la fraction du terrain qu'elle occupe.
5) La pelouse demande 43 de kilogramme de graines pour 12 mètres carrés. Quelle masse de graines faut-il ?
6) Un élève annonce que le verger occupe le tiers du terrain. Corrigez et dites quelle fraction du terrain il occupe réellement.
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Réponses
1)360 m²
2)144 m²
3)72 m²
4)144 m², 52
5)9 kg
6)51 du terrain
1)
24×15=360 mètres carrés.
2)
52×360=5720=144 mètres carrés. On peut aussi diviser par 5 puis multiplier par 2 : 360÷5=72 et 72×2=144.
3)
Le reste vaut 360−144=216 mètres carrés. Le verger en occupe le tiers : 31×216=72 mètres carrés. Toute la difficulté de la question est là : le tiers porte sur le RESTE, pas sur le terrain.
4)
La pelouse occupe 360−144−72=144 mètres carrés, soit 360144=52 du terrain. Elle a donc exactement la même aire que le potager, ce qui n'était pas visible au départ.
5)
La pelouse compte 144÷12=12 portions de 12 mètres carrés, donc il faut 12×43=9 kilogrammes de graines. Contrôle : 9÷43=12, on retrouve bien les douze portions.
6)
C'est faux. Le verger occupe le tiers du RESTE, et le reste vaut 53 du terrain. Sa part est donc 31×53=51 du terrain, ce que confirme le calcul direct 36072=51. Le tiers du terrain vaudrait 120 mètres carrés, soit 48 mètres carrés de plus que la réalité : une fraction ne veut rien dire tant qu'on n'a pas nommé la quantité sur laquelle elle porte.
Exercice 11 : Le réservoir d'eau
Un réservoir est rempli aux 85 de sa capacité, comme le montre le schéma. On y verse 180 litres et il atteint alors les 87 de sa capacité.
1) Quelle fraction de la capacité représentent les 180 litres versés ?
2) Quelle est la capacité du réservoir ?
3) Quel volume d'eau contenait-il au départ ?
4) On soutire ensuite les 52 du contenu. Quel volume reste-t-il ?
5) Quelle fraction de la capacité ce volume représente-t-il ?
6) Combien de litres faut-il encore ajouter pour atteindre les 109 de la capacité ?
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Réponses
1)41
2)720 L
3)450 L
4)378 L
5)4021
6)270 L
1)
87−85=82=41. Les 180 litres représentent le quart de la capacité. Les dénominateurs étant déjà identiques, il n'y avait rien à réduire.
2)
Si le quart vaut 180 litres, la capacité vaut 180×4=720 litres. Autrement dit on divise par la fraction : 180÷41=180×4=720.
3)
85×720=83600=450 litres. Contrôle : 450+180=630 et 87×720=630. Les deux chemins concordent.
4)
Le contenu est de 630 litres. On en soutire 52×630=252 litres, il reste donc 630−252=378 litres. On pouvait aller plus vite : il reste les 53, soit 53×630=378 litres.
5)
720378. On simplifie par 18 : 4021. Le réservoir est donc à un peu plus de la moitié, ce que confirme la valeur décimale 0,525.
6)
Les 109 de la capacité valent 109×720=648 litres. Il faut donc ajouter 648−378=270 litres. Erreur à éviter : soustraire les fractions 109−4021=4015=83 puis oublier de repasser aux litres ; 83×720=270 litres, le même résultat, mais seule la seconde étape répond à la question posée.
Partie C : les classiques (/50)
Exercice 12 : Calculer astucieusement avec la distributivité
La distributivité k×a+k×b=k×(a+b) reste vraie quand k est une fraction. Lue de droite à gauche ou de gauche à droite, elle transforme un calcul pénible en calcul de tête.
1) Calculez 97×13+97×5 en factorisant.
2) Calculez 65×73+65×74.
3) Calculez 411×17−411×13.
4) Calculez 12×(43−61) en développant.
5) Un élève écrit 32×5+32=32×5. Corrigez son calcul et donnez le résultat.
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Réponses
1)14
2)65
3)11
4)7
5)4, pas 310
1)
Le facteur commun est 97 : 97×(13+5)=97×18=7×2=14. Sans factoriser, il aurait fallu calculer 991+935=9126, puis simplifier.
2)
65×(73+74)=65×1=65. Les deux fractions entre parenthèses ont été choisies pour faire 1 : c'est ce qu'il faut repérer avant de calculer.
3)
411×(17−13)=411×4=11. La factorisation vaut aussi pour une différence.
4)
On distribue 12 : 12×43−12×61=9−2=7. Développer est ici plus rapide que réduire la parenthèse au dénominateur 12, qui donne pourtant le même résultat : 12×127=7.
5)
Le second terme 32 vaut 32×1 : il ne disparaît pas quand on factorise. 32×5+32×1=32×(5+1)=32×6=4. Le calcul de l'élève donnait 310, il manquait 32.
Le fil : avant de calculer une somme de produits, on cherche le facteur commun ; quand un terme semble seul, c'est qu'il est multiplié par 1.
Exercice 13 : Les fractions égyptiennes
Les scribes égyptiens n'utilisaient que des fractions de numérateur 1, dites unitaires. Toute autre fraction s'écrivait comme une somme de fractions unitaires toutes différentes, par exemple 43=21+41.
1) Calculez 21+31.
2) Calculez 31−41, puis 41−51.
3) Déduisez de la question 2 la valeur de 121+201, sans chercher de dénominateur commun à 12 et 20.
4) La méthode de Fibonacci retire à chaque étape la plus grande fraction unitaire possible. Appliquez-la à 127.
5) Appliquez la même méthode à 54.
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Réponses
1)65
2)121 et 201
3)152
4)21+121
5)21+41+201
1)
63+62=65. C'est la décomposition égyptienne de 65.
2)
31−41=124−123=121 et 41−51=205−204=201. La différence de deux fractions unitaires consécutives est encore une fraction unitaire, de dénominateur le produit des deux : 3×4=12 et 4×5=20.
3)
121+201=(31−41)+(41−51)=31−51=155−153=152. Les deux 41 s'éliminent. Contrôle par le dénominateur commun 60 : 605+603=608=152.
4)
La plus grande fraction unitaire inférieure ou égale à 127 est 21=126. Il reste 127−126=121, qui est unitaire : 127=21+121. Une décomposition n'est pas unique : 31+41=127 convient aussi, mais ce n'est pas celle que donne la méthode.
5)
On retire 21 : il reste 54−21=103. Comme 31>103 mais 41<103, on retire 41 : il reste 206−205=201. Donc 54=21+41+201.
Le fil : chaque étape est une soustraction de fractions, et comparer à une fraction unitaire décide de la suivante.
Exercice 14 : Les durées en fractions d'heure
Une heure compte 60 minutes. Une durée en minutes s'écrit donc comme une fraction d'heure de dénominateur 60, que l'on simplifie ensuite.
1) Écrivez 45 minutes, puis 20 minutes, sous forme de fraction d'heure irréductible.
2) Combien de minutes représentent 65 d'heure ? Et 127 d'heure ?
3) Un élève affirme que 1 h 20 min vaut 1,20 h. Corrigez en donnant la durée en fraction d'heure irréductible.
4) Un entraînement enchaîne 43 h de course, 31 h d'étirements et 61 h de retour au calme. Donnez la durée totale en fraction d'heure, puis en heures et minutes.
5) Quelle fraction d'une journée représentent 8 heures de sommeil ? Et 45 minutes de trajet ?
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Réponses
1)43 h et 31 h
2)50 min et 35 min
3)34 h, pas 1,20 h
4)45 h = 1 h 15 min
5)31 et 321
1)
6045=43 d'heure et 6020=31 d'heure.
2)
65×60=50 minutes et 127×60=35 minutes. On multiplie par 60, comme pour toute fraction d'une quantité.
3)
20 minutes font 31 d'heure, pas 20 centièmes d'heure. Donc 1 h 20 min =1+31=34 h, soit environ 1,33 h. L'écriture 1,20 h vaut en réalité 1 h 12 min, puisque 0,2×60=12.
4)
Dénominateur commun 12 : 129+124+122=1215=45 h. Or 45=1+41, et 41 d'heure vaut 15 minutes : l'entraînement dure 1 h 15 min.
5)
Une journée compte 24 heures : 248=31. Elle compte 24×60=1440 minutes : 144045=321. On convertit toujours dans la même unité avant de former la fraction.
Le fil : les minutes ne sont pas des centièmes d'heure ; on passe par la fraction de dénominateur 60.
Exercice 15 : Problème : la balle qui rebondit
On lâche une balle d'une hauteur de 125 centimètres. À chaque rebond, elle remonte aux 53 de la hauteur d'où elle vient de tomber.
La figure ci-dessous représente la situation.
1) À quelle hauteur remonte-t-elle après le premier rebond ? Après le deuxième ?
2) À quelle hauteur remonte-t-elle après le troisième rebond ?
3) Quelle fraction de la hauteur de départ la balle atteint-elle après le deuxième rebond ? Après le troisième ?
4) Quelle distance verticale totale la balle a-t-elle parcourue au moment où elle touche le sol pour la troisième fois ?
5) Après quel rebond la balle remonte-t-elle pour la première fois à moins de 10 centimètres ?
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Réponses
1)75 cm puis 45 cm
2)27 cm
3)259 et 12527
4)365 cm
5)Au cinquième rebond
1)
53×125=75 centimètres, puis 53×75=45 centimètres. Chaque hauteur se calcule à partir de la PRÉCÉDENTE, pas de la hauteur de départ.
2)
53×45=27 centimètres.
3)
Après deux rebonds : 53×53=259 de la hauteur de départ, et l'on vérifie 259×125=45. Après trois rebonds : 12527, et 12527×125=27. Prendre les trois cinquièmes des trois cinquièmes, c'est multiplier les fractions.
4)
La balle tombe de 125 cm et touche le sol une première fois ; elle monte de 75 cm, redescend de 75 cm et touche le sol une deuxième fois ; elle monte de 45 cm et redescend de 45 cm pour le troisième contact. Total : 125+2×75+2×45=365 centimètres. Oublier les descentes donnerait 245 cm.
5)
Les hauteurs successives sont 75 ; 45 ; 27 ; 16,2 ; 9,72 centimètres. C'est après le cinquième rebond que la balle remonte pour la première fois à moins de 10 centimètres.
Le fil : une fraction d'une fraction se calcule par un produit, et chaque rebond repart du résultat du précédent.
Exercice 16 : Problème : les mesures d'une partition
En musique, la durée d'une note se mesure en fraction de ronde, comme le rappelle le tableau. Un point placé après une note augmente sa durée de la moitié de cette durée. Dans une partition à quatre temps, notée 44, chaque mesure dure exactement une ronde ; à trois temps, notée 43, elle dure 43 de ronde.
Note
ronde
blanche
noire
croche
double croche
Durée (en ronde)
1
1/2
1/4
1/8
1/16
1) Quelle est la durée d'une noire pointée ? D'une blanche pointée ?
2) Une mesure à quatre temps contient une blanche, une noire et une croche. Quelle durée manque-t-il pour la compléter ?
3) Combien de doubles croches faut-il pour remplir une mesure à quatre temps ? Combien pour une noire pointée ?
4) Dans une mesure à trois temps, une élève écrit une blanche pointée suivie d'une croche. La mesure est-elle correcte ? Si non, de combien dépasse-t-elle ?
5) Un morceau compte 24 mesures à trois temps. Quelle est sa durée totale, en rondes ? Combien de noires pointées faudrait-il pour l'écrire entièrement avec cette seule note ?
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Réponses
1)83 et 43
2)81 : une croche
3)16 et 6
4)Non : 81 de trop
5)18 rondes, 48 noires pointées
1)
Noire pointée : 41+21×41=82+81=83 de ronde. Blanche pointée : 21+41=43 de ronde. Le point ajoute la moitié de LA NOTE, pas une demi-ronde.
2)
21+41+81=84+82+81=87. Il manque 1−87=81 de ronde, soit une croche.
3)
1÷161=16 doubles croches dans une ronde. Pour une noire pointée : 83÷161=83×16=6 doubles croches.
4)
43+81=86+81=87, alors que la mesure ne dure que 43=86. La mesure est fausse : elle dépasse de 81 de ronde, la croche de trop. La blanche pointée remplit à elle seule une mesure à trois temps.
5)
24×43=18 rondes. Chaque noire pointée dure 83 : 18÷83=18×38=48 noires pointées, soit deux par mesure.
Le fil : remplir une mesure, c'est additionner des fractions ; compter combien de notes y tiennent, c'est diviser.
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