Regarde autour de toi : le prix d'un sachet d'arachides au marché, la population d'une ville, ta taille en mètres, la distance entre deux villages… Tous ces nombres ne sont pas toujours des nombres « ronds ». Certains sont très grands, comme le nombre d'habitants d'un pays. D'autres ont une virgule, comme un prix ou une taille. Ce chapitre te donne les clés pour lire, écrire, comparer et placer tous ces nombres, entiers ou décimaux.
Tu utilises déjà les nombres entiers depuis longtemps : pour compter les élèves de ta classe, les jours du mois, les buts d'un match. Les nombres décimaux, eux, servent chaque fois qu'on a besoin de plus de précision qu'une simple unité : un prix en FCFA avec ses centimes, une température, la note d'un devoir.
Au collège, on va plus loin qu'à l'école primaire. Tu vas apprendre à lire des nombres avec beaucoup de chiffres (des millions !), à comprendre pourquoi la virgule fonctionne comme elle fonctionne, et à placer n'importe quel nombre décimal au bon endroit sur une droite graduée, sans te tromper.
1Numération de position et classes
Notre système d'écriture des nombres s'appelle le système décimal de position : il utilise seulement dix chiffres ( à ), et la position de chaque chiffre dans le nombre donne sa valeur.
1.1 Chiffres et nombres
Un chiffre est l'un des dix symboles . Un nombre s'écrit avec un ou plusieurs chiffres. Par exemple, est un chiffre et un nombre ; est un nombre à deux chiffres.
Dans un nombre, chaque chiffre occupe une position : unités, dizaines, centaines, milliers… Cette position lui donne sa valeur. C'est très différent d'un simple « rang » : le chiffre ne vaut pas la même chose dans et dans .
Dans un nombre entier, chaque position vaut dix fois la position juste à sa droite : unités, puis dizaines (), puis centaines (), puis milliers (), et ainsi de suite. On dit que notre numération est en base dix.
- dans , le chiffre est à la position des centaines
- il vaut
- dans , le chiffre est à la position des dizaines
- il vaut
1.2 Les classes des grands nombres
Pour lire facilement un très grand nombre, on le sépare en tranches de trois chiffres, en partant de la droite. Chaque tranche s'appelle une classe. Dans chaque classe, on retrouve toujours le même schéma : centaines, dizaines, unités.
- la classe des unités : de à ;
- la classe des mille : de à ;
- la classe des millions : de à .
Chaque classe contient trois positions : centaines, dizaines, unités (de cette classe). Entre deux classes, on laisse un petit espace à l'écrit : .
La distance moyenne entre la Terre et le Soleil est un excellent exemple de grand nombre à lire par classes.
On sépare le nombre en tranches de trois chiffres à partir de la droite. On lit chaque tranche comme un petit nombre de trois chiffres, en ajoutant le nom de la classe (« mille », « millions »). On ne dit jamais « un mille » : on dit simplement « mille ».
La population d'une grande ville peut s'écrire habitants.
- classe des millions : on lit « deux millions »
- classe des mille : on lit « huit cent cinquante mille »
- « deux millions huit cent cinquante mille habitants »
Ne saute jamais une classe vide : dans , la classe des mille contient , c'est-à-dire seulement sept. On lit « quatre millions sept mille deux cent quinze ». Les zéros de la classe des mille ne se voient pas dans la lecture, mais ils comptent dans l'écriture en chiffres : il ne faut pas écrire .
Les dix chiffres que tu utilises ( à ) sont nés en Inde, il y a environ ans. Ce système est révolutionnaire pour une raison précise : il possède un chiffre pour zéro, ce qui permet d'écrire n'importe quel nombre, même très grand, avec seulement dix symboles et la position.
Vers l'an , le savant Al-Khwârizmî, qui travaille à Bagdad, décrit ce système dans un livre. Les commerçants et savants arabes le diffusent alors jusqu'en Europe. C'est pourquoi on parle de chiffres « arabo-indiens ». En , le mathématicien italien Fibonacci publie le Liber Abaci, un livre qui popularise enfin ce système en Europe, à la place des chiffres romains , bien plus difficiles pour calculer.
2Écritures d'un nombre décimal
Un nombre entier ne suffit pas toujours. Pour être plus précis — un prix, une taille, une distance parcourue — on utilise des nombres décimaux, c'est-à-dire des nombres avec une virgule.
2.1 Partie entière et partie décimale
Un nombre décimal s'écrit avec une partie entière (avant la virgule) et une partie décimale (après la virgule). Par exemple, dans : la partie entière est , la partie décimale est (on lit « quarante-cinq centièmes »).
La partie décimale de n'est pas le nombre tout seul, ni la fraction sans lien avec le reste : c'est une manière de lire les chiffres après la virgule. Ne confonds jamais « partie décimale » (les chiffres ) et « valeur de la partie décimale » ().
2.2 Fractions décimales et écriture décimale
Une fraction décimale est une fraction dont le dénominateur est , , … (une puissance de ). Tout nombre décimal peut s'écrire comme une somme de fractions décimales.
- décomposition en fractions décimales
- même décomposition, écriture décimale
- écriture en une seule fraction décimale
est décimal : sa partie décimale s'arrête (un seul chiffre après la virgule). n'est pas décimal : ses chiffres après la virgule ne s'arrêtent jamais.
2.3 Tableau de numération décimale
Le principe des classes continue après la virgule, mais dans l'autre sens : chaque position vaut dix fois moins que celle juste à sa gauche.
- 1er rang après la virgule : les dixièmes () ;
- 2e rang : les centièmes () ;
- 3e rang : les millièmes ().
Un cahier coûte FCFA.
- partie entière : 4 centaines, 7 dizaines, 5 unités
- partie décimale : 5 dixièmes, 0 centième
Dans le tableau de numération, a un au rang des dixièmes et rien de plus. Si on ajoute un au rang des centièmes, on ajoute centième, c'est-à-dire qu'on n'ajoute rien à la valeur du nombre. et représentent donc exactement la même quantité : unités et dixièmes.
Un zéro à la fin de la partie décimale ne change pas la valeur : . Mais un zéro au milieu change tout : . Dans , le est un centième ; dans , le est un dixième, ce qui est dix fois plus grand.
3Demi-droite graduée
Une droite graduée permet de voir les nombres, entiers ou décimaux, les uns par rapport aux autres. C'est l'outil idéal pour comprendre ce que veut dire « être plus grand » ou « être entre deux nombres ».
3.1 Construire une graduation régulière
Une demi-droite graduée est une demi-droite sur laquelle on a choisi une origine (le point qui représente ) et une unité de longueur. On répète cette unité régulièrement pour placer les autres nombres.
Toutes les graduations doivent être régulièrement espacées : le même écart doit toujours représenter le même nombre. Une droite graduée « à la main », sans règle, où les écarts entre – et – ne sont pas égaux, est fausse : elle ne permet plus de comparer les nombres correctement.
3.2 Placer et lire un nombre décimal
Deux étapes suffisent toujours.
1. Repérer les deux entiers consécutifs entre lesquels se trouve le nombre.
2. Partager le segment entre ces deux entiers en parts égales (ou , selon la précision voulue), puis compter le bon nombre de parts.
- est compris entre et
- on partage en parts égaleschaque part vaut un dixième
- est à la graduation après
Sur la figure 3, le point B est situé entre les graduations et , exactement à petites graduations sur après . Son abscisse (le nombre qu'il représente) est donc .
4Comparaison, rangement, encadrement
Comparer deux nombres, c'est dire lequel est le plus grand. Avec des nombres décimaux, il faut être méthodique : ce n'est pas parce qu'un nombre a plus de chiffres après la virgule qu'il est plus grand !
4.1 Comparer deux nombres décimaux
1. On compare d'abord les parties entières. La plus grande partie entière donne le plus grand nombre.
2. Si les parties entières sont égales, on complète les parties décimales avec des zéros pour qu'elles aient le même nombre de chiffres, puis on compare chiffre par chiffre, de gauche à droite.
- parties entières égales :
- on complète avec un zéro
- on compare et centièmes
- , donc
est plus grand que , même si a plus de chiffres après la virgule ! On complète : contre . Au rang des dixièmes, : c'est terminé, . Le nombre de chiffres après la virgule ne dit rien sur la grandeur du nombre.
4.2 Ranger une liste de nombres
Ranger une liste de nombres, c'est les réécrire dans l'ordre croissant (du plus petit au plus grand) ou décroissant (du plus grand au plus petit). Le symbole signifie « strictement inférieur à » (plus petit que).
Range .
- on compare les parties entières : puis est le seul avec partie entière
- on complète :
4.3 Encadrer et intercaler
Encadrer un nombre, c'est trouver deux nombres entre lesquels il se situe : . Intercaler un nombre entre deux autres, c'est trouver un nombre compris strictement entre eux.
- à l'unité :
- au dixième :
- au centième :
Intercale un nombre décimal entre et .
- et
- tout nombre avec convient
En , l'ingénieur flamand Simon Stevin publie un petit livre appelé La Disme (« le dixième »). Il y explique comment écrire et calculer avec des fractions décimales en utilisant une notation par position, ancêtre directe de notre virgule décimale actuelle.
Avant Stevin, les marchands et savants utilisaient surtout des fractions compliquées, difficiles à comparer entre elles. Grâce à sa méthode, comparer et devient un jeu d'enfant : plus besoin de chercher un dénominateur commun !
5Valeurs approchées et arrondis
On n'a pas toujours besoin — ni même la possibilité — d'utiliser un nombre avec tous ses chiffres. Un commerçant annonce un prix rond, un journaliste arrondit une population, un athlète connaît son temps au centième de seconde mais pas au millième. On utilise alors une valeur approchée.
5.1 Valeur approchée par défaut et par excès
Pour un rang donné (unité, dixième, centième…), la valeur approchée par défaut est la plus grande valeur, à ce rang, inférieure au nombre. La valeur approchée par excès est la plus petite valeur, à ce rang, supérieure au nombre. Ce sont exactement les deux bornes d'un encadrement.
- valeur approchée par défaut :
- valeur approchée par excès :
5.2 Arrondir à l'unité, au dixième, au centième
L'arrondi d'un nombre, à un rang donné, est la valeur approchée (par défaut ou par excès) la plus proche du nombre à ce rang.
On regarde le chiffre juste après le rang choisi.
- si ce chiffre est ou : on garde le chiffre du rang choisi (arrondi par défaut) ;
- si ce chiffre est ou : on augmente de 1 le chiffre du rang choisi (arrondi par excès).
Dans les deux cas, on supprime ensuite tous les chiffres après ce rang.
- à l'unité : chiffre suivant le chiffre des dixièmes est 4
- au dixième : chiffre suivant le chiffre des centièmes est 7
- au centième : chiffre suivant le chiffre des millièmes est 3
Quand le chiffre suivant est exactement 5 (et rien après), les deux valeurs approchées sont à égale distance du nombre. Par convention, en mathématiques, on arrondit alors toujours vers le haut : arrondi à l'unité donne , pas .
En , les savants français décident de créer une unité de longueur universelle : le mètre. Ils le définissent comme la dix-millionième partie de la distance entre le pôle Nord et l'équateur, mesurée le long d'un méridien passant par Paris.
Pour trouver cette distance, les astronomes Delambre et Méchain passent plusieurs années, de à , à mesurer un morceau de méridien entre Dunkerque et Barcelone, à l'aide d'instruments de visée. Leur résultat n'était bien sûr qu'une valeur approchée : les mesures suivantes, plus précises, ont légèrement corrigé la longueur du mètre. Aujourd'hui encore, toute mesure physique reste une valeur approchée, plus ou moins précise selon l'instrument utilisé.
Fiche mémo
- Un chiffre a une valeur qui dépend de sa position : unités, dizaines, centaines… (chaque rang le suivant).
- Grands nombres : on lit par classes de chiffres (unités, mille, millions), en partant de la droite.
- Nombre décimal = partie entière + partie décimale : .
- Après la virgule : dixièmes (), centièmes (), millièmes ().
- Zéro final inutile : . Zéro au milieu essentiel : .
- Droite graduée : origine , unité fixée, graduations toujours régulières.
- Pour placer un décimal : encadrer par deux entiers, puis partager en parts égales.
- Comparer : parties entières d'abord ; sinon, compléter les décimales avec des zéros et comparer chiffre à chiffre.
- Encadrer : . Intercaler : trouver un nombre entre deux autres. Ranger : ordre croissant ou décroissant.
- Valeur approchée par défaut nombre valeur approchée par excès.
- Arrondir : chiffre suivant → on garde ; chiffre suivant → on augmente de .
6Exercices corrigés
Écris en chiffres : a) trois millions quatre cent mille deux cent six ; b) quatre-vingt-douze mille sept.
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- a) classe des millions :
- classe des mille :
- classe des unités :
- b) classe des mille :
- classe des unités : « sept », mais il faut trois chiffres dans la classe
Décompose en sommes de fractions décimales, puis en écriture décimale : a) ; b) .
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- a)
- b)
Compare avec , ou : a) et ; b) et ; c) et ; d) et .
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- a) un zéro final ne change rien
- b) ; au rang des dixièmes,
- c) ; au rang des centièmes,
- d)
Range dans l'ordre croissant : .
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On complète toutes les parties décimales sur deux chiffres pour comparer plus facilement.
- on remarque que c'est le même nombre écrit deux fois
Arrondis chaque nombre au rang indiqué : a) (unité) ; b) (dixième) ; c) (centième) ; d) (dixième).
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- a) chiffre suivant :
- b) chiffre suivant :
- c) chiffre suivant :
- d) chiffre suivant :
Un nombre s'écrit avec centaines, dizaine, unités, dixièmes et centièmes. Quel est ce nombre ?
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- partie entière :
- partie décimale :
- le nombre est
Sur le chemin de l'école, des bornes indiquent km, km, km et km depuis le village. Place ces quatre distances sur une droite graduée de à , puis range-les dans l'ordre croissant.
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Les quatre distances sont déjà données dans l'ordre croissant :
Range dans l'ordre décroissant : sept unités et quarante centièmes .
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On convertit d'abord chaque écriture en nombre décimal.
- sept unités et quarante centièmes
Trouve trois nombres décimaux différents compris entre et , dont l'un a exactement trois chiffres après la virgule.
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- et
- on choisit par exemple
- Liste tous les nombres décimaux ayant exactement deux chiffres après la virgule, strictement compris entre et .
- Existe-t-il d'autres nombres décimaux entre et , qui n'ont pas exactement deux chiffres après la virgule ? Justifie.
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1. On écrit et . Les centièmes possibles vont de à .
- il y en a exactement
2. Oui : par exemple (trois chiffres après la virgule) ou sont aussi entre et . En fait, entre deux nombres décimaux différents, on peut toujours en trouver un autre : il en existe une infinité, pas seulement les que l'on a listés.
Avec les chiffres , , , (chacun utilisé une seule fois), forme le plus grand nombre décimal possible ayant deux chiffres avant la virgule et deux chiffres après (le nombre ne doit pas commencer par ). Forme ensuite le plus petit.
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Pour le plus grand, on place les chiffres les plus grands en premier ; pour le plus petit, le contraire, sans jamais commencer par .
- plus grand : dizaines , unités , puis et
- plus petit : dizaines le plus petit chiffre non nul disponible
- unités , puis et
Vrai ou faux ? Justifie chaque réponse. a) arrondi au centième est égal à . b) . c) Il n'existe aucun nombre décimal entre et . d) Pour comparer et , il suffit de comparer les parties entières.
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a) Vrai. Le chiffre des millièmes est : on augmente le chiffre des centièmes, , de . Mais : le centième « déborde » sur le dixième, qui déborde à son tour sur l'unité. On obtient .
b) Faux. a simplement un zéro final inutile : .
c) Faux. Par exemple est strictement compris entre et .
d) Vrai. , donc , quelle que soit la partie décimale.
Le nombre mystère. Je suis un nombre décimal. Mon arrondi à l'unité est . Mon arrondi au dixième est . Mon chiffre des centièmes est , et je n'ai aucun autre chiffre après. Qui suis-je ?
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Le chiffre des centièmes est et rien après : le nombre s'écrit , où le tiret est le chiffre des dixièmes que l'on cherche.
- arrondi au dixième le chiffre des centièmes, , est : l'arrondi confirme le dixième
- le chiffre des dixièmes est
- arrondi à l'unité cohérent, car
- le nombre mystère est
Au marché de Sandaga (Dakar). Trois vendeuses annoncent le même sac de riz à des prix différents : FCFA, FCFA et FCFA.
- Range ces prix du moins cher au plus cher.
- Arrondis chaque prix à la centaine de FCFA la plus proche.
- Quel est le prix le plus avantageux pour l'acheteur ? L'arrondi peut-il induire en erreur ?
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1.
2.
- : chiffre des dizaines
- arrondi FCFA
- : chiffre des dizaines
- arrondi FCFA
- déjà une centaine ronde : FCFA
3. Le prix réellement le plus avantageux est FCFA, la plus petite valeur exacte. Attention : une fois arrondi à , ce prix ressemble presque à celui de arrondi à — l'arrondi ne doit jamais remplacer le vrai prix au moment de payer !
Taxi-brousse Abéché–Ndjamena. Un trajet en taxi-brousse mesure environ km.
- Encadre cette distance à l'unité, puis donne ses deux dixièmes voisins.
- Le chauffeur affirme avoir parcouru « environ km ». Vérifie son affirmation en arrondissant à la dizaine de kilomètres la plus proche.
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1.
- à l'unité :
- dixièmes voisins : et
2.
- chiffre des unités de :
- km à la dizaine près
Le chauffeur a raison : son estimation correspond exactement à l'arrondi à la dizaine de kilomètres.
Recharge téléphonique. À Bamako, une recharge coûte FCFA. À Douala, la même recharge coûte FCFA après une remise.
- Compare les deux prix.
- Arrondis chacun des deux prix à la centaine de FCFA la plus proche. Que remarques-tu ?
- Calcule l'économie réelle, en FCFA, si Fatou achète sa recharge à Douala plutôt qu'à Bamako.
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1.
- Douala est moins cher
2.
- : chiffre des dizaines FCFA
- : chiffre des dizaines FCFA
Les deux prix ont le même arrondi, FCFA, alors qu'ils sont réellement différents : l'arrondi cache ici une vraie différence de prix.
3.
- économie
- FCFA