Cinquième, programme français à Montréal • Exercices corrigés
Exercices corrigés : proportionnalité et pourcentages (Cinquième)
Ces quinze exercices corrigés couvrent la proportionnalité de cinquième : tableaux et coefficient, passage par l'unité, linéarité, pourcentages, augmentations et réductions, échelles, vitesses et lecture graphique. Ils s'adressent aux élèves du Lycée Marie de France et du Collège Stanislas à Montréal.
L'exercice 0.1 ouvre la série par dix calculs directs, comme dans les listes des manuels : appliquer un pourcentage (10%, 25%, 18% d'un nombre), calculer le pourcentage que représente une partie, le nouveau prix après une hausse ou une réduction, la quatrième proportionnelle par passage à l'unité ou par le coefficient, puis une distance réelle et une longueur sur la carte à partir d'une échelle, chacun avec une valeur à trouver et vérifiée en direct.
Le fil de la série est une question à poser à chaque ligne : proportionnel PAR RAPPORT À QUOI ? Un tableau ne devient proportionnel que si un seul et même coefficient multiplie toutes les colonnes, un graphique que si la droite passe par l'origine, et un pourcentage ne veut rien dire tant qu'on n'a pas nommé la valeur sur laquelle il porte.
Trois pièges reviennent à chaque contrôle et le corrigé les traite nommément : croire qu'une progression régulière suffit à faire une proportionnalité, appliquer une hausse et une baisse de même taux sur des références différentes en croyant revenir au départ, et multiplier au lieu de diviser quand on remonte du résultat vers la valeur de départ.
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.
•Un tableau est proportionnel quand tous les quotients d'une ligne par l'autre sont égaux. Ce quotient commun est le coefficient.
•Le coefficient est la valeur qui correspond à UNE unité : prix unitaire, vitesse, consommation au kilomètre.
•On descend en multipliant par le coefficient, on remonte en divisant par lui.
•Linéarité : on peut additionner deux colonnes entières, ou en multiplier une par un nombre. Jamais ajouter un nombre d'une ligne à un nombre de l'autre.
•Prendre t pour cent, c'est multiplier par 100t. Pour trouver un pourcentage, on divise la partie par le tout, puis on multiplie par 100.
•Augmenter de t pour cent : multiplier par 100100+t. Diminuer de t pour cent : multiplier par 100100−t.
•Un taux de variation se calcule toujours par rapport à la valeur de DÉPART.
•Une échelle 1/n signifie que 1 centimètre sur le plan vaut n centimètres en réalité. Plus n est petit, plus la carte est détaillée.
•Sur un graphique, proportionnalité veut dire points alignés ET droite passant par l'origine.
•Vitesse égale distance divisée par durée. Écrire les unités dans le calcul évite de confondre les trois grandeurs.
Calculs : les pourcentages et les proportions à calculer
Exercice 0.1 : Calculer un pourcentage ou une quatrième proportionnelle : dix calculs directs
Calculez chaque valeur demandée, à la main ou à la calculatrice, et donnez le résultat exact.
Une seule méthode pour les dix lignes : identifier la grandeur de RÉFÉRENCE, celle qui vaut 100% ou celle qui correspond à l'autre ligne du tableau, puis multiplier par le bon coefficient. Prendre t%, c'est multiplier par 100t ; compléter un tableau de proportionnalité, c'est passer par l'unité ou par le coefficient ; une échelle est un tableau dont la première ligne est le plan.
a) 10% de 730.
b) 25% de 84.
c) 18% de 350.
d) Quel pourcentage 42 représente-t-il de 120 ?
e) Un prix de 64 dollars augmente de 5%. Le nouveau prix ?
f) Un prix de 140 dollars baisse de 30%. Le nouveau prix ?
g) Dans un tableau de proportionnalité, 5 correspond à 11. À quoi correspond 8 ?
h) Dans un tableau de proportionnalité, 3 correspond à 7,5. À quoi correspond 14 ?
i) Sur un plan à l'échelle 2001, un mur mesure 6,4 cm. Sa longueur réelle, en mètres ?
j) Sur une carte à l'échelle 250001, quelle longueur, en centimètres, représente 3,5 km réels ?
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Réponses
a)73
b)21
c)63
d)12042=35%
e)64×1,05=67,20 dollars
f)140×0,7=98 dollars
g)8×2,2=17,6
h)14×2,5=35
i)1280 cm =12,8 m
j)350000÷25000=14 cm
Le geste qui décide de tout se fait AVANT de multiplier : nommer la référence. Un pourcentage porte sur une valeur précise, une hausse ou une baisse se calcule sur le prix de DÉPART, et une échelle compare le plan au réel dans la même unité.
a)
10%, c'est diviser par 10 : 730÷10=73.
b)
25%=41 : 84÷4=21.
c)
350×10018=3,5×18=63.
d)
12042=0,35=10035, donc 35%. Piège : diviser 120 par 42, c'est-à-dire prendre la partie comme référence.
e)
La hausse vaut 64×1005=3,2 dollars, donc 64+3,2=67,20 dollars. En une seule multiplication : 64×1,05=67,2. Piège : ajouter 5 dollars au lieu de 5%.
f)
La baisse vaut 140×10030=42 dollars, donc 140−42=98 dollars, soit 140×0,7=98. Piège : donner 42, qui est le montant de la BAISSE et non le nouveau prix.
g)
Passage à l'unité : 1 correspond à 11÷5=2,2, donc 8 correspond à 8×2,2=17,6. Piège : ajouter 3 des deux côtés, 11+3=14 ; la proportionnalité multiplie, elle n'ajoute pas.
h)
Coefficient : 7,5÷3=2,5, donc 14×2,5=35.
i)
1 cm sur le plan représente 200 cm réels : 6,4×200=1280 cm, soit 12,8 m. Piège : oublier la conversion et répondre 1280, qui est en centimètres.
j)
On met le réel en centimètres : 3,5 km =350000 cm. Puis 350000÷25000=14 cm. Piège : diviser 3,5 par 25000 sans convertir, ce qui mélange kilomètres et centimètres.
Contrôle : une part de moins de 100% est plus petite que le tout ; une hausse donne plus que le prix de départ et une baisse moins ; dans un tableau de proportionnalité, le quotient du bas par le haut est le même dans chaque colonne, ici 511=817,6=2,2.
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 1 : Reconnaître un tableau de proportionnalité
Un tableau est de proportionnalité quand on passe de la première ligne à la seconde en multipliant TOUJOURS par le même nombre. Ce nombre s'appelle le coefficient de proportionnalité.
Masse (kg)
2
5
8
12
Prix (dollars), étal 1
7
17,5
28
42
Prix (dollars), étal 2
8
17
26
38
1) Le tableau de l'étal 1 est-il un tableau de proportionnalité ? Justifiez par un calcul.
2) Donnez le coefficient de proportionnalité de l'étal 1 et sa signification concrète.
3) Le tableau de l'étal 2 est-il un tableau de proportionnalité ? Justifiez en montrant DEUX quotients différents.
4) Quel serait le prix de 20 kilogrammes à l'étal 1 ?
5) Combien de kilogrammes obtient-on pour 63 dollars à l'étal 1 ?
6) À l'étal 2, chaque kilogramme supplémentaire coûte-t-il le même prix ? Que vend cet étal, en plus du produit ?
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Réponses
1)Oui : quotients tous égaux à 3,5
2)3,5 dollars le kilogramme
3)Non : 4=3,4
4)70 dollars
5)18 kg
6)3 dollars par kg, plus 2 dollars fixes
1)
On divise chaque prix par la masse correspondante : 7÷2=3,5, puis 17,5÷5=3,5, puis 28÷8=3,5, puis 42÷12=3,5. Les quatre quotients sont égaux, donc le tableau est bien un tableau de proportionnalité. Il faut vérifier TOUTES les colonnes : une seule qui donnerait un autre quotient suffirait à tout casser.
2)
Le coefficient vaut 3,5. Il se lit comme un prix par kilogramme : un kilogramme coûte 3,5 dollars. C'est ce qu'on appelle un prix unitaire, et c'est toujours ainsi qu'un coefficient de proportionnalité s'interprète, comme la valeur correspondant à UNE unité.
3)
8÷2=4 tandis que 17÷5=3,4. Ces deux quotients diffèrent, donc le tableau de l'étal 2 n'est PAS proportionnel. Un seul contre-exemple suffit pour répondre non, alors qu'il faut vérifier toutes les colonnes pour répondre oui : les deux questions ne demandent pas le même travail.
4)
On multiplie par le coefficient : 20×3,5=70 dollars. On peut aussi utiliser la linéarité, souvent plus rapide : 20=12+8, donc le prix vaut 42+28=70 dollars. Les deux méthodes doivent donner le même nombre, c'est la vérification.
5)
Ici on remonte, donc on DIVISE par le coefficient : 63÷3,5=18 kilogrammes. Contrôle : 18×3,5=63, c'est bien cela. L'erreur classique est de multiplier par 3,5 dans les deux sens ; il faut se demander à chaque fois si l'on descend de la masse vers le prix, ou si l'on remonte.
6)
De 2 à 5 kilogrammes, le prix passe de 8 à 17, soit 9 dollars pour 3 kilogrammes, donc 3 dollars par kilogramme. De 5 à 8, il passe de 17 à 26, encore 9 dollars pour 3 kilogrammes. Chaque kilogramme supplémentaire coûte donc bien 3 dollars, mais le tableau n'est pas proportionnel pour autant : à 0 kilogramme, le prix serait de 2 dollars. Cet étal facture 2 dollars d'emballage en plus du produit. C'est le contre-exemple à retenir : un accroissement régulier ne suffit pas, il faut en plus que zéro donne zéro.
Exercice 2 : Compléter un tableau : coefficient ou linéarité
Trois façons de compléter un tableau de proportionnalité : le coefficient, le passage par l'unité, et la linéarité, qui consiste à additionner ou à multiplier des colonnes entre elles.
Nombre de croissants
4
6
10
25
?
Prix (dollars)
5
?
?
?
60
1) Calculer le prix d'un croissant.
2) Compléter la colonne des 6 croissants par le coefficient.
3) Compléter la colonne des 10 croissants par linéarité, sans utiliser le coefficient.
4) Compléter la colonne des 25 croissants.
5) Combien de croissants obtient-on pour 60 dollars ?
6) Adam dit : « pour 8 croissants, je paie 5+4=9 dollars, puisque j'ajoute 4 croissants. » Où est l'erreur ?
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Réponses
1)1,25 dollar
2)7,50 dollars
3)12,50 dollars
4)31,25 dollars
5)48 croissants
6)10 dollars, pas 9
1)
4 croissants coûtent 5 dollars, donc un croissant coûte 5÷4=1,25 dollar. Ce prix unitaire est le coefficient de proportionnalité du tableau : il fait passer du nombre de croissants au prix.
2)
6×1,25=7,5 dollars. Contrôle par le retour : 7,5÷1,25=6, on retombe bien sur le nombre de croissants. Écrire la réponse avec l'unité, dollars, fait partie du barème.
3)
Par linéarité : 10=4+6, donc le prix de 10 croissants est celui de 4 plus celui de 6, soit 5+7,5=12,5 dollars. On peut aussi remarquer que 10 est deux fois et demie 4, donc 5×2,5=12,5. La linéarité fonctionne parce qu'en proportionnalité, ce qui est vrai pour deux paquets séparés reste vrai pour les deux paquets réunis.
4)
25×1,25=31,25 dollars. Par linéarité, 25=10+10+4+1, ce qui donne 12,5+12,5+5+1,25=31,25 dollars. Les deux chemins concordent. Sur un contrôle, le coefficient est plus court dès que le nombre n'est pas une somme évidente des colonnes déjà remplies.
5)
On remonte, donc on divise : 60÷1,25=48 croissants. Vérification : 48×1,25=60. Autre méthode sans division décimale, 1,25=45, donc diviser par 1,25 revient à multiplier par 54 : 60×54=48.
6)
Adam a AJOUTÉ 4 dollars parce qu'il ajoutait 4 croissants. Il a mélangé les deux lignes du tableau : ajouter 4 croissants n'ajoute pas 4 dollars, cela ajoute le prix de 4 croissants, c'est-à-dire 5 dollars. La bonne réponse est 5+5=10 dollars, ce que confirme le coefficient, 8×1,25=10. C'est l'erreur la plus fréquente du chapitre : en proportionnalité, on peut additionner des colonnes ENTIÈRES, jamais additionner un nombre de la ligne du haut à un nombre de la ligne du bas.
Exercice 3 : Appliquer et calculer un pourcentage
Un pourcentage est une fraction de dénominateur 100. Prendre t pour cent d'une quantité, c'est la multiplier par 100t. La double graduation ci-dessous met en regard les pourcentages et les dollars pour un total de 240 dollars.
1) Calculer 15 pour cent de 240 dollars, puis situer le résultat sur la graduation du bas.
2) Calculer 45 pour cent de 80 élèves.
3) Dans un collège de 600 élèves, 216 sont demi-pensionnaires. Quel pourcentage cela fait-il ?
4) Une équipe a gagné 18 matchs sur 24. Exprimez ce résultat en pourcentage.
5) Calculer 12,5 pour cent de 64 litres, en utilisant une fraction simple.
6) 30 pour cent d'un nombre valent 51. Quel est ce nombre ?
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Réponses
1)36 dollars
2)36 élèves
3)36 %
4)75 %
5)8 litres
6)170
1)
15 pour cent de 240, c'est 240×10015. On calcule d'abord 240÷100=2,4, puis 2,4×15=36 dollars. Autre chemin de tête : 10 pour cent font 24, 5 pour cent en font la moitié soit 12, et 24+12=36. Ce découpage en dix pour cent puis cinq pour cent est le plus rapide sans calculatrice.
2)
80×10045=1003600=36 élèves. On vérifie la vraisemblance : 45 pour cent, c'est un peu moins de la moitié, et 36 est bien un peu moins que 40. Ce réflexe de comparer à la moitié attrape la plupart des erreurs de virgule.
3)
On forme le quotient puis on le ramène sur 100 : 600216=0,36=10036, soit 36 pour cent. Méthode générale : pour trouver un pourcentage, on divise la partie par le tout, puis on multiplie par 100. Ici 216÷600=0,36 et 0,36×100=36.
4)
2418=43=0,75, soit 75 pour cent des matchs gagnés. Passer par la fraction simplifiée évite la calculatrice : trois quarts, tout le monde sait que cela fait 75 pour cent. Il vaut la peine de connaître par cœur les équivalences 21=50 pour cent, 41=25 pour cent, 43=75 pour cent, 51=20 pour cent et 101=10 pour cent.
5)
12,5 pour cent, c'est 10012,5=81. Donc on cherche le huitième de 64, soit 64÷8=8 litres. Reconnaître qu'un pourcentage est une fraction simple transforme un calcul décimal pénible en une division immédiate.
6)
Si 30 pour cent du nombre valent 51, alors 1 pour cent en vaut 51÷30=1,7, et 100 pour cent valent 1,7×100=170. Le nombre cherché est donc 170. Vérification : 170×10030=51. Ce passage par un pour cent est la méthode sûre quand on remonte d'une partie vers le tout ; l'erreur serait de multiplier 51 par 0,30, ce qui redescendrait au lieu de remonter.
Exercice 4 : Augmentations et réductions
Augmenter de t pour cent, c'est ajouter 100t de la valeur. Diminuer de t pour cent, c'est la retrancher. Dans les deux cas, on peut le faire en une seule multiplication.
1) Un article coûte 80 dollars et subit une hausse de 15 pour cent. Quel est le nouveau prix ?
2) Le même article de 80 dollars est soldé à moins 25 pour cent. Quel est le prix soldé ?
3) Par quel nombre multiplier pour augmenter de 15 pour cent en une seule opération ? Et pour diminuer de 25 pour cent ?
4) Un vélo passe de 250 à 300 dollars. De quel pourcentage a-t-il augmenté ?
5) Un manteau passe de 120 à 90 dollars. De quel pourcentage a-t-il baissé ?
6) Un prix augmente de 20 pour cent, puis baisse de 20 pour cent. Retrouve-t-on le prix de départ ? Testez sur 200 dollars.
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Réponses
1)92 dollars
2)60 dollars
3)×1,15 et ×0,75
4)20 %
5)25 %
6)Non : 192 dollars
1)
La hausse vaut 80×10015=12 dollars, donc le nouveau prix est 80+12=92 dollars. On garde toujours cet ordre : on calcule d'abord la variation, ensuite on l'ajoute. Écrire directement 92 sans montrer les 12 dollars fait perdre des points de justification.
2)
La réduction vaut 80×10025=20 dollars, donc le prix soldé est 80−20=60 dollars. Le quart de 80 étant 20, on pouvait aller directement au résultat : baisser de 25 pour cent, c'est retirer le quart.
3)
Augmenter de 15 pour cent revient à garder les 100 pour cent et à ajouter 15 pour cent, donc à multiplier par 100115=1,15. Contrôle : 80×1,15=92, on retrouve la question 1. Diminuer de 25 pour cent revient à multiplier par 10075=0,75, et 80×0,75=60, on retrouve la question 2. Cette écriture en une seule multiplication est celle qu'on utilisera au lycée, elle mérite d'être installée dès la cinquième.
4)
L'augmentation vaut 300−250=50 dollars. On la compare au prix de DÉPART : 25050=0,2, soit 20 pour cent. Le dénominateur est le point crucial : c'est toujours la valeur initiale, jamais la valeur finale. Diviser par 300 donnerait environ 16,7 pour cent, ce qui est une autre question.
5)
La baisse vaut 120−90=30 dollars, à comparer aux 120 dollars de départ : 12030=41=0,25, soit 25 pour cent de baisse. On peut vérifier par la multiplication : 120×0,75=90, ce qui confirme.
6)
Sur 200 dollars : la hausse de 20 pour cent donne 200×1,2=240 dollars. La baisse de 20 pour cent s'applique alors à 240 et non à 200 : elle vaut 240×0,2=48 dollars, et le prix final est 240−48=192 dollars. On ne retrouve donc PAS le prix de départ, on perd 8 dollars. La raison tient en une phrase : les deux pourcentages ne portent pas sur la même référence. En une seule ligne, 1,2×0,8=0,96, soit une baisse nette de 4 pour cent.
Exercice 5 : Échelles et distances sur une carte
Une échelle de 1/250000 signifie que 1 centimètre sur la carte représente 250000 centimètres dans la réalité. C'est un tableau de proportionnalité entre la carte et le terrain.
1) À quelle distance réelle, en kilomètres, correspond 1 centimètre sur cette carte ?
2) Sur la carte, les villes M et N sont distantes de 6 centimètres. Quelle est la distance réelle ?
3) Deux villages sont réellement distants de 20 kilomètres. Quelle distance les sépare sur la carte ?
4) Que représente, en kilomètres, l'échelle graphique de 4 centimètres dessinée sous la carte ?
5) Sur une autre carte au 1/50000, la même distance MN mesurerait combien de centimètres ?
6) Laquelle des deux cartes montre le plus de détails ? Justifiez en comparant les deux échelles.
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Réponses
1)2,5 km
2)15 km
3)8 cm
4)10 km
5)30 cm
6)Le 1/50 000
1)
1 centimètre sur la carte représente 250000 centimètres réels. On convertit : 250000 centimètres font 2500 mètres, soit 2,5 kilomètres. La chaîne de conversion est à faire lentement, un facteur 100 pour passer aux mètres, puis un facteur 1000 pour passer aux kilomètres. C'est là que se perdent la plupart des points de ce chapitre.
2)
On multiplie par le coefficient : 6×2,5=15 kilomètres. Les villes M et N sont donc réellement distantes de 15 kilomètres. On peut aussi rester en centimètres, 6×250000=1500000 centimètres, puis convertir en 15 kilomètres. Même résultat, mais avec des nombres beaucoup plus gros.
3)
Cette fois on remonte du terrain vers la carte, donc on divise : 20÷2,5=8 centimètres. Vérification : 8×2,5=20. Le sens de l'opération se contrôle toujours par le bon sens, une distance sur la carte doit être petite, quelques centimètres, et non plusieurs dizaines.
4)
L'échelle graphique mesure 4 centimètres, donc elle représente 4×2,5=10 kilomètres. Une échelle graphique a un avantage sur l'échelle numérique : si l'on photocopie la carte en l'agrandissant, elle s'agrandit avec, tandis que la mention 1/250000 devient fausse.
5)
Au 1/50000, 1 centimètre représente 50000 centimètres, soit 0,5 kilomètre. Pour représenter les 15 kilomètres de MN, il faut donc 15÷0,5=30 centimètres. La distance sur le papier est cinq fois plus grande, ce qui est cohérent puisque 250000 est cinq fois 50000.
6)
La carte au 1/50000 montre plus de détails. Le raisonnement : plus le dénominateur de l'échelle est PETIT, moins on réduit la réalité, donc plus on peut dessiner de détails sur la même feuille. Au 1/50000, un pâté de maisons de 50 mètres occupe 1 millimètre sur la carte, alors qu'au 1/250000 il n'occuperait que 0,2 millimètre, c'est-à-dire rien du tout. C'est exactement la règle des fractions : 500001 est plus grand que 2500001.
Partie B : problèmes et raisonnement (/50)
Exercice 6 : La recette pour huit personnes
Une recette de gratin prévue pour 8 personnes demande 1200 grammes de pommes de terre, 300 millilitres de crème, 150 grammes de fromage et 2 œufs.
1) Quelles quantités faut-il pour 4 personnes ?
2) Quelles quantités faut-il pour 12 personnes ?
3) Quelles quantités faut-il pour 6 personnes ? Détaillez deux méthodes.
4) Il ne reste que 450 grammes de fromage. Pour combien de personnes au maximum peut-on faire ce gratin ?
5) Pour 10 personnes, combien d'œufs faut-il ? Que faire du résultat ?
6) Le fromage coûte 24 dollars le kilogramme. Quel est le coût du fromage pour 12 personnes ?
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Réponses
1)600 g, 150 mL, 75 g, 1 œuf
2)1 800 g, 450 mL, 225 g, 3 œufs
3)900 g, 225 mL, 112,5 g, 1,5 œuf
4)24 personnes
5)2,5 : on met 3 œufs
6)5,40 dollars
1)
Pour deux fois moins de personnes, il faut deux fois moins de tout : 600 grammes de pommes de terre, 150 millilitres de crème, 75 grammes de fromage et 1 œuf. Chaque ligne se divise par 2, et seulement par 2 : c'est le même coefficient pour tous les ingrédients, c'est ce qui définit la proportionnalité.
2)
12 personnes, c'est une fois et demie 8 personnes, donc on multiplie tout par 1,5 : 1800 grammes de pommes de terre, 450 millilitres de crème, 225 grammes de fromage et 3 œufs. On peut aussi passer par la linéarité, 12=8+4, ce qui donne 1200+600=1800 grammes, et ainsi de suite. Les deux méthodes concordent.
3)
Première méthode, le passage par l'unité : pour une personne il faut 1200÷8=150 grammes de pommes de terre, donc pour 6 personnes 150×6=900 grammes. Deuxième méthode, la linéarité : 6=4+2, or 4 personnes demandent 600 grammes et 2 personnes en demandent 300, ce qui donne 900 grammes. Pour le reste : 225 millilitres de crème, 112,5 grammes de fromage et 1,5 œuf.
4)
Une personne consomme 150÷8=18,75 grammes de fromage. Avec 450 grammes, on peut servir 450÷18,75=24 personnes. Autre lecture plus simple : 450 grammes, c'est trois fois les 150 grammes prévus pour 8 personnes, donc trois fois 8, soit 24 personnes. Chercher un rapport entier avant de sortir la calculatrice fait gagner du temps.
5)
Pour 10 personnes, il faut 2×810=2,5 œufs. Comme un œuf ne se coupe pas en deux dans une recette, on ARRONDIT VERS LE HAUT et on en met 3. C'est le point où la proportionnalité mathématique rencontre la réalité de la cuisine : le calcul donne 2,5, la décision est 3, et il faut écrire les deux.
6)
Pour 12 personnes, il faut 225 grammes de fromage. Comme 24 dollars valent pour 1000 grammes, un gramme coûte 24÷1000=0,024 dollar, et 225 grammes coûtent 225×0,024=5,40 dollars. On peut aussi écrire 225 grammes =0,225 kilogramme, puis 0,225×24=5,40 dollars. Convertir d'abord dans l'unité de l'énoncé du prix évite de traîner des zéros.
Exercice 7 : Lire la proportionnalité sur un graphique
Deux loueurs de vélos affichent leur prix en fonction de la durée. La série A est marquée par des ronds, la série B par des carrés.
1) Combien coûtent 2 heures chez A ? Chez B ?
2) Quelle série représente une situation de proportionnalité ? Donnez les deux conditions à vérifier sur le graphique.
3) Pour la série proportionnelle, quel est le prix d'une heure ? Où le lit-on sur le graphique ?
4) Décrivez en une phrase la tarification de l'autre série.
5) Pour quelle durée les deux loueurs demandent-ils le même prix ?
6) Au-delà de cette durée, lequel est le moins cher ? Justifiez par un calcul pour 8 heures.
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Réponses
1)A : 3 dollars ; B : 4 dollars
2)A : alignés et passant par l'origine
3)1,50 dollar
4)2 dollars fixes + 1 dollar par heure
5)4 heures
6)B : 10 dollars contre 12
1)
On lit l'abscisse 2 et on remonte : chez A le point est à 3 dollars, chez B il est à 4 dollars. La lecture graphique demande de se placer exactement sur la graduation et de suivre le quadrillage, pas de deviner à vue.
2)
C'est la série A. Deux conditions se vérifient à l'œil sur un graphique : les points sont ALIGNÉS, et la droite qui les porte PASSE PAR L'ORIGINE. La série B remplit la première condition mais pas la seconde, puisque à 0 heure elle affiche déjà 2 dollars. Les deux conditions comptent, et c'est la seconde qu'on oublie.
3)
Chez A, une heure coûte 1,50 dollar. On le lit directement à l'abscisse 1, et on peut le confirmer par n'importe quel autre point : 3÷2=1,5, 4,5÷3=1,5, 7,5÷5=1,5. Ce prix unitaire est le coefficient de proportionnalité, et c'est aussi la hauteur gagnée à chaque pas d'une heure vers la droite.
4)
Chez B, on paie 2 dollars de prise en charge dès le départ, puis 1 dollar par heure. On le vérifie : à 0 heure, 2 dollars ; à 1 heure, 3 dollars ; à 5 heures, 2+5=7 dollars. Les points sont alignés, l'augmentation est régulière, mais la situation n'est pas proportionnelle à cause de ces 2 dollars fixes.
5)
On cherche l'abscisse où les deux séries se rencontrent : à 4 heures, A demande 4×1,5=6 dollars et B demande 2+4=6 dollars également. Les deux points se superposent à (4;6), ce que le graphique montre bien. C'est le seul instant d'égalité.
6)
Au-delà de 4 heures, c'est B le moins cher, parce que son tarif horaire, 1 dollar, est inférieur à celui de A, 1,50 dollar : plus le temps passe, plus l'écart se creuse en sa faveur. Pour 8 heures : A demande 8×1,5=12 dollars, B demande 2+8=10 dollars. B est donc moins cher de 2 dollars. Avant 4 heures c'est l'inverse, la prise en charge de B pèse plus que sa remise horaire.
Exercice 8 : Cinq affirmations à corriger
Chacune des cinq affirmations suivantes est FAUSSE. Dites pourquoi et donnez l'énoncé correct.
1) « Un prix qui augmente de 20 pour cent puis diminue de 20 pour cent revient à son point de départ. »
2) « Si 3 ouvriers construisent un mur en 6 jours, alors 6 ouvriers le construiront en 12 jours. »
3) « Prendre 30 pour cent d'un nombre, c'est le diviser par 30. »
4) « Les points d'un graphique sont alignés, donc la situation est proportionnelle. »
5) « Une carte au 1/100000 est plus précise qu'une carte au 1/25000, parce que 100000 est plus grand. »
Voir la correction
Réponses
1)Baisse nette de 4 % : 192 dollars
2)3 jours
3)Multiplier par 0,3 : 60
4)Alignés ET par l'origine
5)Le 1/25 000 est plus détaillé
1)
FAUX. Les deux pourcentages ne portent pas sur la même référence : la hausse s'applique au prix initial, la baisse au prix déjà augmenté. Sur 200 dollars : 200×1,2=240, puis 240×0,8=192 dollars. Le bon énoncé : une hausse de 20 pour cent suivie d'une baisse de 20 pour cent donne une baisse nette de 4 pour cent, car 1,2×0,8=0,96.
2)
FAUX à double titre. D'abord le sens : deux fois plus d'ouvriers vont plus VITE, donc le nombre de jours doit diminuer, pas augmenter. Ensuite la nature de la situation : le nombre d'ouvriers et la durée ne sont pas proportionnels, c'est leur PRODUIT qui reste constant, ici 3×6=18 jours d'ouvrier. Avec 6 ouvriers, il faut 18÷6=3 jours. Le contrôle de bon sens, plus de monde donc moins de temps, suffit à repérer l'absurdité.
3)
FAUX. Prendre 30 pour cent, c'est multiplier par 10030=0,3, ce qui n'a rien à voir avec diviser par 30. Sur 200 : 30 pour cent donnent 60, tandis que 200÷30≈6,7. La confusion vient de ce que diviser par 100 intervient bien dans le calcul, mais après la multiplication par 30, pas à sa place.
4)
FAUX, c'est la moitié de la condition. Il faut que les points soient alignés ET que la droite passe par l'origine. La série B de l'exercice 7 est parfaitement alignée mais démarre à 2 dollars : ce n'est pas de la proportionnalité, puisque zéro heure ne coûte pas zéro dollar. Le bon énoncé : une situation est proportionnelle quand les points sont alignés sur une droite passant par l'origine.
5)
FAUX. L'échelle est une fraction : 250001 est PLUS GRAND que 1000001, à numérateur égal le plus petit dénominateur l'emporte. Concrètement, au 1/25000 un centimètre de papier représente 250 mètres, alors qu'au 1/100000 il en représente 1000 : la première carte étale davantage le terrain et montre donc plus de détails. Le bon énoncé : plus le dénominateur de l'échelle est petit, plus la carte est détaillée.
Exercice 9 : Vitesse, consommation et grandeurs quotients
Une voiture parcourt 210 kilomètres en 3 heures à vitesse constante. Elle consomme 6 litres d'essence aux 100 kilomètres, et l'essence coûte 1,80 dollar le litre.
1) Quelle est la vitesse moyenne, en kilomètres par heure ?
2) Quelle distance parcourt-elle en 5 heures à cette vitesse ?
3) Combien de temps met-elle pour parcourir 560 kilomètres ?
4) Combien de litres consomme-t-elle sur les 210 kilomètres ?
5) Combien coûte le carburant pour un trajet de 560 kilomètres ?
6) Un camarade calcule le temps pour 560 kilomètres en faisant 560÷3. Expliquez pourquoi c'est faux, et ce que représente son résultat.
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Réponses
1)70 km/h
2)350 km
3)8 heures
4)12,6 litres
5)60,48 dollars
6)Une vitesse, pas une durée
1)
La vitesse est un quotient : distance divisée par durée, soit 210÷3=70 kilomètres par heure. C'est exactement un coefficient de proportionnalité, la distance parcourue en une heure. L'unité, kilomètres par heure, rappelle d'ailleurs la division qui l'a produite.
2)
5×70=350 kilomètres. On descend de la durée vers la distance, donc on multiplie par la vitesse. Contrôle de vraisemblance : 5 heures, c'est un peu moins du double de 3 heures, et 350 est bien un peu moins du double de 210.
3)
Cette fois on remonte de la distance vers la durée, donc on divise : 560÷70=8 heures. Vérification : 8×70=560. On peut aussi raisonner par linéarité, 560=210+350, donc 3+5=8 heures, ce qui utilise les deux résultats précédents.
4)
La consommation est donnée pour 100 kilomètres, on établit donc la proportionnalité : 210 kilomètres, c'est 2,1 fois 100 kilomètres, donc la consommation vaut 6×2,1=12,6 litres. Autre écriture : 1006=0,06 litre par kilomètre, puis 210×0,06=12,6 litres. La deuxième forme, la consommation par kilomètre, est le coefficient de proportionnalité.
5)
Pour 560 kilomètres, la consommation vaut 560×0,06=33,6 litres. Le coût est alors 33,6×1,80=60,48 dollars. On enchaîne donc deux proportionnalités, kilomètres vers litres, puis litres vers dollars. On peut aussi les composer en un seul coefficient : 0,06×1,80=0,108 dollar par kilomètre, et 560×0,108=60,48 dollars.
6)
Il a divisé une distance par une durée, ce qui donne une vitesse, et non une durée. Son résultat, environ 186,7, s'exprimerait en kilomètres par heure : c'est la vitesse qu'il faudrait tenir pour couvrir 560 kilomètres en 3 heures, une tout autre question. La règle qui protège de ce genre d'erreur est de toujours écrire les unités DANS le calcul : kilomètres divisés par heures donnent des kilomètres par heure, et l'on voit immédiatement qu'on n'a pas obtenu des heures.
Exercice 10 : Deux offres pour la sortie ski
Deux magasins louent le matériel de ski. L'offre A est affichée à 45 dollars la journée, l'offre B à 52 dollars la journée. Le magasin A applique une réduction de 10 pour cent à partir de trois journées, le magasin B une réduction de 25 pour cent à partir de trois journées.
1) Quel est le prix de deux journées chez A ? Chez B ?
2) Quel est le prix d'une journée chez A après réduction ? Chez B ?
3) Calculer le prix de quatre journées chez chacun des deux magasins.
4) À partir de combien de journées l'offre B devient-elle plus avantageuse ?
5) Une famille dispose de 500 dollars. Combien de journées peut-elle louer chez B ?
6) Le magasin A affiche « moins 10 pour cent, la meilleure remise de la station ». Que faut-il répondre ?
Voir la correction
Réponses
1)90 et 104 dollars
2)40,50 et 39 dollars
3)162 et 156 dollars
4)Dès 3 journées
5)12 journées, reste 32 dollars
6)Pourcentage de quoi ? B remise 13 dollars
1)
En dessous de trois journées, aucune réduction ne s'applique. Chez A : 2×45=90 dollars. Chez B : 2×52=104 dollars. À ce stade, A est moins cher de 14 dollars, ce que la figure laisse d'ailleurs prévoir puisque sa barre est la plus basse.
2)
Chez A, la réduction de 10 pour cent ramène la journée à 45×0,9=40,50 dollars. Chez B, la réduction de 25 pour cent la ramène à 52×0,75=39 dollars. Multiplier par 0,9 et par 0,75 en une seule opération est plus sûr que de calculer la remise puis de la soustraire, surtout quand il faut ensuite multiplier par un nombre de jours.
3)
Chez A : 4×40,50=162 dollars. Chez B : 4×39=156 dollars. B est donc moins cher de 6 dollars pour quatre journées, alors qu'il était plus cher pour deux. Le renversement vient de la remise, deux fois et demie plus forte chez B, qui finit par compenser le prix affiché plus élevé.
4)
Il faut comparer dès la troisième journée, puisque c'est là que les remises démarrent. Trois journées chez A coûtent 3×40,50=121,50 dollars, chez B 3×39=117 dollars. B est donc déjà moins cher à partir de TROIS journées, et le reste ensuite puisque son prix journalier remisé est inférieur. Avant trois journées, A garde l'avantage.
5)
Chez B, une journée remisée coûte 39 dollars. On cherche combien de fois 39 tient dans 500 : 500÷39≈12,8. La famille peut donc louer 12 journées, pour 12×39=468 dollars, et il lui reste 500−468=32 dollars. On arrondit vers le bas, une journée partielle ne se loue pas.
6)
Que la remise en pourcentage ne dit rien tant qu'on ne sait pas sur quel prix elle porte. 10 pour cent de 45 dollars font 4,50 dollars d'économie, tandis que 25 pour cent de 52 dollars font 13 dollars. La remise de B est donc à la fois plus forte en pourcentage et plus forte en dollars. C'est la leçon centrale du chapitre : un pourcentage seul n'est pas un prix, il faut toujours demander pourcentage DE QUOI avant de comparer.
Partie C : les classiques (/50)
Exercice 11 : Proportionnel ou pas ? Cinq situations
Pour chaque situation, dites si la seconde grandeur est proportionnelle à la première. Justifiez par un calcul ou par un contre-exemple, et donnez le coefficient quand il existe.
1) Le prix payé en fonction du nombre de timbres achetés, un timbre coûtant 1,45 dollar.
2) La taille d'un enfant en fonction de son âge : 75 cm à 1 an, 87 cm à 2 ans, 96 cm à 3 ans.
3) Le périmètre d'un carré en fonction de la longueur de son côté.
4) L'aire d'un carré en fonction de la longueur de son côté.
5) Le prix d'une course de taxi en fonction de la distance : 4 dollars de prise en charge, puis 2 dollars par kilomètre.
Voir la correction
Réponses
1)Oui, coefficient 1,45
2)Non
3)Oui, coefficient 4
4)Non
5)Non
1)
Oui. Chaque timbre coûte le même prix, donc n timbres coûtent 1,45×n dollars : on multiplie toujours par le même nombre. Le coefficient est 1,45, le prix d'un timbre.
2)
Non. 75÷1=75 et 87÷2=43,5 : les quotients diffèrent. D'ailleurs, à 2 ans, un enfant ne mesure pas le double de sa taille à 1 an.
3)
Oui. Le périmètre vaut 4×c : le coefficient est 4. Un côté deux fois plus long donne un périmètre deux fois plus long.
4)
Non. L'aire vaut c×c. Pour c=1, l'aire vaut 1 ; pour c=2, elle vaut 4 et non 2. Doubler le côté multiplie l'aire par 4 : les quotients 1÷1=1 et 4÷2=2 diffèrent.
5)
Non. Pour 1 km, on paie 4+2=6 dollars ; pour 2 km, 4+4=8 dollars, et non 12. Les quotients 6 et 4 diffèrent. Le prix augmente régulièrement, mais la prise en charge fait que 0 km ne coûte pas 0 dollar.
Le fil : proportionnel veut dire « multiplier par un même nombre » ; un seul quotient différent suffit pour répondre non.
Exercice 12 : Les pourcentages de tête
Sans calculatrice, on peut presque tout ramener à trois pourcentages faciles : 10 pour cent, c'est diviser par 10 ; 50 pour cent, c'est prendre la moitié ; 1 pour cent, c'est diviser par 100.
1) Calculez 10 pour cent de 360, puis 5 pour cent de 360.
2) Déduisez-en 15 pour cent de 360, puis 20 pour cent de 360.
3) Calculez 1 pour cent de 4500, puis 3 pour cent de 4500.
4) Calculez 25 pour cent de 48, puis 75 pour cent de 48.
5) Pour calculer 35 pour cent de 60, un élève écrit 60−35=25. Donnez le bon résultat en décomposant 35 pour cent.
Voir la correction
Réponses
1)36 et 18
2)54 et 72
3)45 et 135
4)12 et 36
5)21
1)
360÷10=36. Cinq pour cent, c'est la moitié de dix pour cent : 36÷2=18.
2)
15 pour cent =10 pour cent +5 pour cent : 36+18=54. 20 pour cent =2×10 pour cent : 2×36=72.
3)
4500÷100=45, puis 3×45=135.
4)
25 pour cent, c'est le quart : 48÷4=12. 75 pour cent, ce sont trois quarts : 3×12=36, ou encore 48−12=36.
5)
L'élève a soustrait le pourcentage au nombre, ce qui n'a aucun sens : 35 pour cent d'une quantité est une PARTIE de cette quantité, obtenue par une multiplication. On décompose : 10 pour cent de 60 font 6, donc 30 pour cent font 18 ; 5 pour cent font 3. Au total, 18+3=21. Contrôle : 60×10035=21 ✓.
Le fil : un pourcentage se décompose comme une somme de pourcentages faciles, et chaque morceau se calcule de tête.
Exercice 13 : L'étiquette nutritionnelle
Sur un paquet de céréales, l'étiquette indique pour 100 grammes de céréales : 70 g de glucides, dont 24 g de sucres ; 8 g de protéines ; 5 g de fibres. Une portion conseillée pèse 40 grammes.
Les quantités de chaque constituant sont proportionnelles à la masse de céréales.
1) Quelle masse de sucres une portion de 40 g contient-elle ?
2) Quel pourcentage de la masse des céréales les sucres représentent-ils ?
3) On verse la portion dans 150 millilitres de lait, qui contient 5 g de sucres pour 100 millilitres. Quelle masse de sucres le lait apporte-t-il ? Et le bol entier ?
4) Quelle masse de céréales contient 30 g de sucres ?
5) Un élève affirme : « les céréales contiennent 24 pour cent de sucres, donc ma portion en contient 24 grammes ». Corrigez-le.
Voir la correction
Réponses
1)9,6 g
2)24 %
3)7,5 g ; bol 17,1 g
4)125 g
5)9,6 g, pas 24 g
1)
40 g, c'est 0,4 fois 100 g : 24×0,4=9,6 g de sucres. Autre chemin, par l'unité : 1 g de céréales contient 0,24 g de sucres, et 40×0,24=9,6 g.
2)
24 g sur 100 g, c'est 10024 : 24 pour cent. Une étiquette « pour 100 g » se lit directement comme un pourcentage.
3)
150 mL, c'est 1,5 fois 100 mL : 5×1,5=7,5 g de sucres dans le lait. Le bol en contient 9,6+7,5=17,1 g.
4)
On remonte : 30 g de sucres, c'est 30÷24=1,25 fois les 24 g de l'étiquette, donc 100×1,25=125 g de céréales.
5)
Les 24 pour cent portent sur la masse de la PORTION, 40 g, et non sur 100 g. La portion contient 24 pour cent de 40 g, soit 9,6 g. L'élève a confondu le pourcentage avec une masse : 24 grammes, c'est ce que contiennent 100 g de céréales, soit deux portions et demie.
Le fil : une étiquette « pour 100 g » donne un coefficient de proportionnalité ; on l'adapte à la quantité réellement mangée.
Exercice 14 : Problème : le tirage de photos à tarif dégressif
Un magasin tire les photos au tarif suivant : 0,30 dollar la photo pour les 50 premières, puis 0,20 dollar la photo à partir de la 51e.
Un site concurrent propose un tarif unique de 0,24 dollar la photo, quel que soit le nombre.
1) Au magasin, quel est le prix de 40 photos ? De 100 photos ?
2) Au magasin, le prix est-il proportionnel au nombre de photos ? Calculez le prix moyen d'une photo pour une commande de 100 photos.
3) Avec 30 dollars, combien de photos peut-on faire tirer au magasin ?
4) Comparez le prix au magasin et sur le site pour 125 photos, puis pour 200 photos.
5) Pour une grosse commande, au-delà de 125 photos, lequel des deux est le moins cher ? Et pour 100 photos ?
Voir la correction
Réponses
1)12 et 25 dollars
2)Non : 0,25 dollar en moyenne
3)125 photos
4)125 : 30 et 30 ; 200 : 45 et 48
5)Le magasin ; pour 100, le site
1)
40 photos restent dans le premier palier : 40×0,30=12 dollars. Pour 100 photos : 50×0,30=15 dollars pour les cinquante premières, puis 50×0,20=10 dollars pour les suivantes, soit 25 dollars.
2)
Non. 40 photos coûtent 12 dollars, soit 0,30 dollar par photo, alors que 100 photos coûtent 25 dollars, soit 25÷100=0,25 dollar par photo en moyenne. Le prix d'une photo n'est pas le même selon la commande : ce n'est pas une situation de proportionnalité.
3)
Les 50 premières coûtent 15 dollars. Il reste 30−15=15 dollars, qui paient 15÷0,20=75 photos de plus. On peut en tirer 50+75=125.
4)
Pour 125 photos : magasin 15+75×0,20=30 dollars, site 125×0,24=30 dollars. Même prix. Pour 200 photos : magasin 15+150×0,20=45 dollars, site 200×0,24=48 dollars.
5)
Au-delà de 125 photos, le magasin est le moins cher : chaque photo supplémentaire y coûte 0,20 dollar, contre 0,24 sur le site, et les deux prix étaient égaux à 125 photos. Pour 100 photos, c'est l'inverse : le site demande 24 dollars, le magasin 25.
Le fil : un tarif par paliers est proportionnel à l'intérieur de chaque palier, mais pas sur toute la commande.
Exercice 15 : Problème : la recharge du téléphone
Un téléphone branché sur son chargeur passe de 20 pour cent à 80 pour cent de batterie en 45 minutes. Sur cette plage, on admet que le pourcentage gagné est proportionnel à la durée de charge.
1) Combien de points de pourcentage le téléphone gagne-t-il en 45 minutes ? Combien de minutes faut-il pour gagner un point ?
2) Combien de temps faut-il pour passer de 20 pour cent à 50 pour cent ?
3) Le téléphone est branché à 15 pour cent. Quel niveau atteint-il après 30 minutes ?
4) La batterie a une capacité de 4000 mAh, l'unité de charge électrique utilisée pour les batteries. Quelle quantité de charge le téléphone reçoit-il pendant les 45 minutes ?
5) Le fabricant précise que la charge de 80 pour cent à 100 pour cent dure 30 minutes. Combien de minutes faut-il alors par point ? La charge est-elle proportionnelle à la durée de 20 à 100 pour cent ?
Voir la correction
Réponses
1)60 points ; 0,75 min par point
2)22,5 minutes
3)55 %
4)2 400 mAh
5)1,5 min : non proportionnel
1)
De 20 à 80 pour cent, le téléphone gagne 80−20=60 points. Un point demande 45÷60=0,75 minute, soit 45 secondes.
2)
De 20 à 50 pour cent, il faut gagner 30 points : 30×0,75=22,5 minutes. C'est aussi la moitié de 45 minutes, pour la moitié des 60 points.
3)
En 30 minutes, il gagne 30÷0,75=40 points. Il atteint 15+40=55 pour cent. Le piège est de répondre 40 pour cent : le nombre calculé est un GAIN, qu'on ajoute au niveau de départ.
4)
60 pour cent de 4000 mAh : 4000×10060=2400 mAh.
5)
Vingt points en 30 minutes : 30÷20=1,5 minute par point, deux fois plus lentement qu'avant. Le coefficient change en cours de route : la charge n'est PAS proportionnelle à la durée sur toute la plage, seulement de 20 à 80 pour cent. Les fabricants ralentissent volontairement la fin de charge pour ménager la batterie.
Le fil : une proportionnalité n'est souvent vraie que sur une plage ; on vérifie que le coefficient reste le même avant de l'utiliser partout.
Il manque quelque chose dans cette série ?Un type d'exercice que ton prof donne, un énoncé qui te bloque, une erreur repérée : dis-le-moi, je lis chaque demande.
L'envoi passe par ton espace gratuit : c'est ce qui me permet de te répondre et de te prévenir quand l'exercice est ajouté. Un courriel suffit, pas de mot de passe. Crée ton espace.
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