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BRÈVES de MATHS – Page 1Un millier de faits et chiffres sur les nombres et les
mathématiques
En principe ces pages sont très
abordables sans connaissances particulières de maths. Elles sont proposées
dans un ordre quelconque favorisant la découverte de sujets multiples. |
Anglais: Facts and
figures about numbers and mathematics
Voir Liste
des brèves >>>
1.
Nombres 0 et 1 – ZÉRO & UN
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Addition Le nombre 0
est sans effet sur l'addition, on dit qu'il est neutre pour l'addition. 12345 + 0 = 12345 Par contre, il effondre la multiplication. 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x 7 x 8 x 9 x 0 = 0 Multiplication Le nombre 1
est sans effet sur la multiplication, on dit qu'il est neutre pour la multiplication. 12345 x 1 = 12345 Par contre, il dynamise l'addition. 100 + 1 = 101 |
La montée d'escalier
Construction des nombres Imaginons que ce robot sache ajouter le nombre
1. En le posant sur le nombre 0, il
saura construire tous les nombres entiers: 0, 1, 2, 3, 4, 5 … |
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Pour en savoir plus |
>>> Nombre 0 >>> Nombre 1 >>>
Découverte des nombres >>>
Nombres entiers |
>>>
Addition >>>
Multiplication >>>
Raisonnement par récurrence >>>
Robots |
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2.
Nombre 9 – Multiplication
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Table de multiplication du 9
La multiplication par 9
est amusante. Le produit donne deux chiffres dont la somme est toujours 9. Et, le premier chiffre
augmente tandis que le second diminue. |
Compter avec les doigts
L'astuce des
doigts est simple et surprenante d'efficacité. Ici, exemple avec 9 x 8 = 72. Posez vos
deux mains à plat. Il suffit de compter les doigts de part et d'autre du
nombre à multiplier (ici le 8): on compte 7 à gauche et 2 à droite. Le
résultat est 72. Compter avec
les doigts s'appelle la dactylonomie. |
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Pour en savoir plus |
>>> Nombre 9 >>>
Dactylonomie |
>>>
Multiplication >>>
Multiplication avec les doigts |
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3.
Puissance de 2
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Créons la
suite de nombres en doublant le précédant:
Les
puissances de 2 croissent très vite (on dit exponentiellement). Parmi toutes
les puissances de 2, on note la similitude des chiffres pour:
En informatique 210
bits correspond à un kilobit et 220 à un
mégabit (un million de bits). Remarquez qu'une
puissance de 2 est égale à la somme de toutes celles qui lui sont inférieures
plus 1: 1 + 2 + 4 + 8 + 1 = 16 |
La récolte de riz de tous les temps n'y suffirait pas
En posant un
grain de riz sur la première case d'un échiquier, puis le double sur chaque
nouvelle case, l'échiquier contiendrait cette quantité de grains de riz: 1 + 2 + 4 +
8 + … 263 = 264 – 1 Une quantité
astronomique sans doute plus grande que toutes les récoltes jamais produites
sur Terre. |
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Pour en savoir plus |
>>>
Puissance de 2 >>>
Échiquier et la légende des grains de blé >>>
Exponentielles |
>>> Million >>>
Bit >>>
Mégaoctets (informatique) |
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4. Division par 7 – Nombre 142 857 |
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Prends ta
calculette et divise 1 par 7:
Le résultat
montre la répétition de chiffres:
Le saviez-vous? Le symbole de la division s'appelle l'obélus. |
Division posée de 1 par 7
La division
posée montre l'aspect cyclique du résultat. Essaie avec d'autres nombres
comme 1/13 ou 1/17. Prends la calculette de ton ordinateur pour disposer de
plus de chiffres. Oui, ça marche mieux avec des nombres premiers. |
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Brèves associées |
>>> Division mystérieuse |
>>> Brèves Opérations – Index |
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Pour en savoir plus |
>>>
Division – Initiation >>> Nombre 7 >>>
Nombre 142 857 |
>>>
Nombres dichotomiques >>> Obélus |
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5. Nombre 1 023 = 210 – 1 |
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Le nombre
1023 est divisible par 11. comment le savoir rapidement? Trois
possibilités: Critère de divisibilité par 11 La somme des chiffres de rang pair est égale
à celle des chiffres de rang impair: 1 + 2 = 0 +
3 Une astuce qui, en prime, donne les facteurs Petit théorème de Fermat J'observe
que: 1023 = 210 – 1. Or Fermat dit que ce nombre est divisible
par 10 + 1 = 11. Ceci du fait que 11 est un nombre premier. |
Autres nombres divisibles par 11
Le petit théorème de Fermat dit que: tous les nombres à la puissance 10 (=
11–1) moins 1 sont divisibles par 11, sauf les multiples de 11. Bien sûr, le
théorème est un plus général et 11 peut être remplacé par n'importe quel
nombre premier. Exemple avec 11: Je sais que ce grand nombre 1234510
– 1 est divisible par 11 sans même connaître la valeur de ce nombre et, bien
sûr, sans faire la division. 7891
324 567 – 1 – 1 est
divisible par 1 324 567 Applications: le petit théorème de Fermat est un outil très
puissant de la théorie des nombres. Sans doute aussi utilisé que le théorème
de Pythagore en géométrie. |
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Pour en savoir plus |
>>>
Puissance de 2 >>>
Divisibilité par 11 |
>>>
Nombres premiers >>> Petit
théorème de Fermat |
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6.
Triangle rectangle
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Triangle rectangle Le triangle
rectangle est un triangle ayant un angle droit. Les deux autres sont:
soit égaux à 45%, soit l'un plus grand que 45° et l'autre plus petit. Mais
dans tous les cas la somme des deux valeurs vaut 90°. Le triangle
rectangle peut aussi être vu comme un rectangle coupé par une de ses
diagonales. D'où le nom de triangle
rectangle. Son aire est justement égale à la moitié de celle du rectangle. Dans le cas ou le rectangle devient un carré, alors le triangle
rectangle est isocèle. Ses angles valent (90°,
45° et 45°) et deux de ses côté sont égaux. |
Périmètre et aire P = a + b + c & A = ½ a.b
Le côté
opposé à l'angle droit est appelé: hypoténuse. Théorème de Pythagore L'hypoténuse est le plus
grand côté, et le carré de sa longueur est égal à la somme des carrés des
longueurs de deux autres côtés: c² = a² + b² Hauteur
CH² = HA . HB CH . AB = CA .
CB |
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Pour en savoir plus |
>>> Triangle rectangle – Suite >>>
Triangle rectangle >>>
Triangle rectangle isocèle |
>>>
Triangle rectangle (3, 4, 5, 6) >>>
Triangles rectangles typiques >>>
Hauteur |
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7. Nombre 3,1415… – PI |
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Périmètre du cercle (circonférence du cercle)
Périmètre du grand
carré: 4 D C'est évidemment un peu
moins pour le cercle. Périmètre du cercle:
3,14 D Ce nombre particulier se
nomme Pi et s'écrit:
Bilan
Approximations classiques On peut souvent
approximer le nombre Pi par ces fractions faciles à retenir:
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Aire du disque (intérieur du cercle)
Aire du grand carré: D²
= 4R² C'est évidemment un peu
moins pour le cercle. Aire du disque:
3,14 R² Le même Pi que pour le
périmètre. Bilan
Calcul Il existe de très
nombreuses formules qui impliquent la constante Pi. Par exemple:
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Pour en savoir plus |
>>> Nombre
3,14 … >>>
Constante Pi |
>>>
Cercle et disque >>>
Calcul de l'aire du disque |
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8. Nombres 6 et 28 – Parfaits |
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Nombre 6 Prenons le
nombre 6. Il est divisible par 1, par 2 et par 3
(également par 6, mais mettons ce cas de côté). La somme de
ces trois nombres est égale à notre nombre: 1 + 2 + 3 = 6 Nombre parfait Un nombre
est parfait s'il est égal à la somme de ses diviseurs (hors le nombre
lui-même). Croyance associée au 6 Le monde a été créé en
six jours, car le nombre 6 est parfait – Selon Saint Augustin (354-430). |
Nombre 28
Le nombre 28
est parfait. Le suivant
est 496. Ils sont donc assez rares. Ils
finissent tous par 6 ou 28. Si on
connait un nombre de Mersenne premier, on connait automatiquement un nombre
parfait plus grand. Diviseurs et diviseurs propres Les diviseurs sont tous
les nombres qui divisent un nombre. Par exemple les diviseurs de 60 sont: {
1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30, 60 } Les diviseurs propres sont tous
ceux-ci sans le 1 et le 60. Remarquez que pour la notion de nombre parfait, le 1 est tout
de même utilisé. |
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Pour en savoir plus |
>>>
Nombres parfaits >>> Nombre 6 >>>
Nombre 6 et croyances >>> Nombre 28 |
>>>
Nombres de Mersenne >>> Saint
Augustin >>> Heptaméron (sept jours de la création) |
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9. Nombres 2, 3, 5, 7, 11 … |
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Nombre 7 Ce nombre ne
se prête pas au jeu de la multiplication! Autant 4 = 2 x 2 ou encore 6 = 2 x
3. Mais 7 = aucune multiplication. C'est un nombre premier.
Nombre premier Un nombre
premier n'est divisible que par 1 et par lui-même. Le nombre 1
est mis à part. Il n'est pas premier. Il y a une infinité de
nombres premiers. Parmi eux, se trouvent des jumeaux comme 11 et 13 ou encore
17 et 19. |
Barre magique des nombres premiers
Tous les
nombres premiers (5, 7, 11, 13, 17,
19, 23 …) sont voisins d'un multiple de 6 (6, 12, 18, 24 …). Ex: autour de 12 on trouve 11 et 13. Cependant
(hélas), ces voisins ne sont pas tous premiers, comme 25, voisin de 24. La
distribution des nombres premiers restent une des
grandes énigmes des mathématiques. |
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Pour en savoir plus |
>>>
Multiplication >>>
Nombres premiers – Introduction >>>
Nombres premiers – Glossaire >>>
Barre magique des nombres premiers |
>>>
Nombres premiers jumeaux >>> Nombre 7 >>>
Distribution des nombres premiers >>>
Premier = 6k + 1 ou 6k – 1 |
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10. Nombre GOGOL - 10100 |
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Origine du nom Gogol est le nom donné à 10100 qui s'écrit
avec un 1 suivi de 100 zéros. Nom donné
par Kasner vers 1940 suite à une idée de son neveu Milton Sirotta. Hasard ou
intuition, ce nom contient deux O comme les deux 0 de l'exposant. Depuis, on
nomme gogolplex le nombre
incommensurable: 10GOGOL |
Utilisation du nom
Le nom du
moteur de recherche a été choisi pour donner l'idée d'un nombre
impressionnant de données, mais il fut mal orthographié. Le siège de
Google en Californie s'appelle Googleplex |
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Pour en savoir plus |
>>>
Nombre Gogol >>>
Puissances de 10 |
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11. Nombres 220 et 284 – Amicaux |
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Paires amicales Les
passionnés par les curiosités des nombres ont nommé ainsi des paires de
nombres qui se retrouvent unis par leurs diviseurs. Les premières paires amicales (220, 284), (1184, 1210), (2620,
2924), (5020, 5564), (6232, 6368) … L'encyclopédie des séquences de
nombres donne la suite de cette liste en A259180. Découverts par l'école de Pythagore.
Jamais ignorés des pionniers en maths: Fermat, Descartes, Muhammad Baqir
Yazdi, Thabit ibn Qurra. |
Chacun de
ces deux nombres est égal à la somme des diviseurs stricts de l'autre (tous
les diviseurs y compris 1, sauf le nombre lui-même). |
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Pour en savoir plus |
>>>
Nombre 220 >>>
Nombre 284 |
>>> Diviseurs >>>
Nombres amicaux |
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12. Le nombre d'or – 1,618… |
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Diagonale du pentagone
La longueur d'une diagonale est égale
à celle du côté multipliée par le nombre d'or. Les diagonales en se croisant forment
des proportions dorées. Le pentagone recèle beaucoup d'autres
relations au nombre d'or. Nombre d'or (Phi)
Phi est racine de l'équation: x² – x – 1 = 0 |
La divine proportion
Euclide
définit une proportion qui lui semble magique: la plus grande partie (A) sur
la moyenne (B) est égale à la moyenne (B) sur la petite (C). Vous avez le
nombre d'or tous les jours sous vos yeux avec vos cartes de crédit. Le
rapport entre la longueur et la largeur est égale à 1, 618. Oups, c'est faux mais à peu de
chose près ! Propriétés
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Pour en savoir plus |
>>>
Nombre d'or >>>
Nombre d'or – Historique >>>
Nombre d'or – Où le rencontre-t-on? >>>
Pentagone |
>>> Euclide
(vers 300 avant J.-C.) >>>
Proportion >>>
Racine continue >>> Équation du
second degré |
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13. NOMBRES 3, 4, 5, 6 – TRIANGLE |
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Triangle (3, 4, 5) On vérifie
la longueur de l'hypoténuse avec le théorème de Pythagore: 3² + 4² = 9 + 16 = 25 = 5² Après trois
nombres successifs (3, 4 et 5), on trouve 6 avec l'aire du triangle: A = (3 x 4) / 2
= 6 On trouve
même un nombre entier pour le rayon du cercle inscrit (r = 1). Triangle isiaque (ou sacré d'Isis) Chez les Égyptiens anciens, chaque
côté de ce triangle était dédié à une divinité: Isis, Osiris et Horus. Plutarque (46-120) le dénomme le plus
beau des triangles et rapporte que c'est à lui que les Égyptiens assimilaient
la nature de l'univers. |
Triangle magique
Bien pratique Les
géomètres, les maçons ou les jardiniers utilisent parfois ces nombres pour
vérifier qu'un angle est droit. Par exemple, en multipliant par 20: On trace
une marque horizontale de 60 cm sur un mur, une marque de 80 cm sur l'autre.
Les deux murs sont perpendiculaires si la mesure entre les extrémités des
marques vaut 100 cm. |
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Pour en savoir plus |
Nombre 3 Nombre 4 Nombre 5 Nombre 6 |
>>>
Triplets de Pythagore >>>
Triangle rectangle >>>
Théorème de Pythagore >>> Triangle
isiaque / Triangle du jardinier |
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14. Nombres 1, 1, 2, 3, 5… – Fibonacci |
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Secrets de la nature La nature a
ses secrets. Certains nous sont révélés comme ceux découverts par Leornardo
Fibonacci vers 1200. Lui, s'est intéressé à la quantité de
lapins après leur reproduction au fil du temps. Depuis on a découvert les
mêmes lois dans les fleurs (typiquement les spirales du tournesol) ou les
animaux (spirales des escargots). Construction Un nombre est égal à la somme des deux
précédents. Les deux premiers étant 1 et 1. Le suivant est 1 + 1 = 2, puis 1
+ 2 = 3 et encore 2 + 3 = 5, etc. Un des secrets des nombres de Fibonacci Prenez l'un d'entre eux au carré: 13²
= 169 Multipliez les deux voisins: 8 x 21 = 168 Cette correspondance à 1 près est
toujours vraie. Curiosité numérique F10 = 55 est un des rares
nombres de Fibonacci (sinon le seul?) à être formé par une répétition de
chiffres (repdigit). |
Suite des nombres de Fibonacci Fn
Pour trouver
le nombre de Fibonacci suivant, on ajoute les deux précédents. Ainsi, le
suivant de cette liste sera: F11
= 34 + 55 = 89 Le rapport
entre deux nombres de Fibonacci successifs tend vers le nombre d'or: 1, 618…
Ainsi 89 / 55 = 1,
618… |
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Pour en savoir plus |
>>>
Nombres de Fibonacci >>> Fibonacci
(1175-1250) >>> Édouard Lucas
(1842-1891) >>>
Nombre d'or |
>>>
Nombre 55 >>>
Repdigit >>>
Fibonacci et la nature >>>
Phyllotaxie (lois de
croissance des plantes) |
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15. Égalité conservée – Équations |
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Pesée
En retirant une bouteille de chaque
côté, l'équilibre est respecté. Et, là, on constate que 2 bouteilles pèsent 2
kilogrammes. C'est que chacune pèse 1 kg. Principe d'équilibre Avec une
égalité, comme avec la balance, l'équilibre doit être respecté. Ce qui est fait à gauche
doit être fait à droite. Avec cet outil, on sait
résoudre les équations! |
Traduction en algèbre Nous venons de résoudre l'équation! Si on note par x le poids inconnu de
la bouteille, on peut écrire cette égalité: 3x = x + 2 Reprenons l'égalité en retirant une
fois x de chaque côté: 3x – x = x – x + 2 2x = 2 En divisant par 2 à gauche comme à
droite: 2x / 2 = 2 / 2 x = 1 Nouvel exemple (sans explications) 10x + 5 = 5x + 20 10x – 5x + 5 = 5x – 5x + 20 5x + 5 =
20 5x + 5 – 5 = 20
– 5 5x = 15 5x / 5 = 15 / 5 x = 3 |
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Pour en savoir plus |
>>> Équations
– Approche >>> Résoudre les
équations simples |
>>>
Équations – En général >>>
Notion d'égalité en géométrie |
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16. Nombres pannumériques |
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Pannumérique 1234567890 est un nombre
pannumérique (ou pandigital en anglais) car il
contient chacun des dix chiffres. Direct et retourné 123456789 x 8 + 9 = 987654321 Direct et repunit 9 x 123456789 = 1111111111 – 9 Divisible par 11: ils le sont tous Le plus petit: 123 475 869 = 11 x 11 225 079 Le plus grand: 987 652
413 = 11 x 89 786 583 |
Produit de tous les chiffres (factorielle 9)
Faire 100 avec les chiffres En utilisant les
chiffres de 1 à 9 dans l'ordre, comme, par exemple:
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Pour en savoir plus |
>>>
Nombres pannumériques >>>
Pannumériques divisibles par 11 >>>
Factorielle |
>>>
Nombre 100 en chiffres >>>
Nombre 362 880 >>>
Nombres retournés |
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17. Les grands savants de l'Antiquité |
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Brèves liées |
>>>
Thalès >>>
Pythagore |
>>>
Aristote |
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Pour en savoir plus |
>>> Les savants
de l'Antiquité |
>>> Thalès >>> Pythagore >>> Euclide >>> Archimède |
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18. Les neuf points |
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Énigme En quatre traits sans
lever le crayon, passez sur les 9 points une seule fois.
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Solution: il faut sortir du cadre !
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Pour en savoir plus |
>>>
Énigmes classiques >>> Jeux et
énigmes |
>>> Nombre 9 >>> Le
cercle des neuf points |
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19. Bases – Chiffres et nombres |
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Chiffres (anglais: digits) Symboles qui servent à
former les nombres. Il y en a dix: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 et 9. C'est notre manière de
compter. Avec dix chiffres, on dit que nous comptons en base
10. Les ordinateurs
utilisent la base 2, dite binaire, avec les deux symboles 0 et 1. Le chiffre
binaire y est appelé: bit,
contraction de binary digit. Les amoureux des nombres
cherchent à détecter les motifs particuliers formés avec les chiffres, comme, par exemple, les palindromes (12321) |
Nombres (anglais: integers, numbers,
figures) Les nombres qui servent
à compter sont les nombres entiers (integers): 0,
1, 2, 3 …10, 11, 12 … Dans le nombre, chaque
chiffre dans sa position représente un poids dix fois supérieur à celui de
droite: 123 = 3 unités + 2 dizaines (20) + une centaine (100). Les nombres avec virgule
servent à mesurer. Par exemple: en 2007, le TGV battait le record de vitesse
sur rail avec 574,8 km/h.
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Pour en savoir plus |
>>>
Chiffres >>>
Base 10 >>>
Base 2 – Binaire >>>
Palindromes |
>>>
Nombres >>>
Nombres entiers >>>
Nombres rationnels >>> Motifs
dans les nombres |
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Anglais: Back to basics
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