Fractions et calculs
Introduction
L’objectif de ce cours est de savoir calculer la fraction d’une quantité et de savoir additionner ou soustraire des fractions dans certains cas, pour éventuellement résoudre des problèmes.
Dans ce cours, dans un premier temps, nous donnerons plusieurs méthodes pour calculer la fraction d’une quantité. Dans un deuxième temps, nous verrons comment additionner ou soustraire des fractions au même dénominateur ou avec un dénominateur qui est un multiple de l’autre. Enfin, dans un troisième temps, nous verrons comment résoudre un problème mettant en jeu des fractions.
Fraction d’une quantité
Fraction d’une quantité
Définition
Définition
Prendre la fraction d’un nombre, c’est multiplier la fraction par ce nombre.
Méthodes de calcul
Méthodes de calcul
Par exemple, pour calculer les trois quarts de 28 élèves, nous devons calculer $\frac{3}{4} \times 28$.
Pour effectuer ce type de calcul, il existe 3 méthodes :
- $\frac{3}{4} \times 28 = \frac{3\times 28}{4} = \frac{84}{4} = 21$
- Nous écrivons le calcul sous la forme d’une seule fraction.
- $\frac{3}{4} \times 28 = 3\times \frac{28}{4} = 3\times 7 = 21$.
- Nous déplaçons le dénominateur de la fraction car $\frac{28}{4}$ est simple à calculer.
- $\frac{3}{4} \times 28 = 0,75 \times 28 = 21$
- Nous calculons la valeur décimale de $\frac{3}{4}$.
Selon les nombres du calcul, une des trois méthodes peut être plus simple que les autres. La première méthode convient tout le temps mais les calculs sont plus durs car nous effectuons une multiplication, puis une division. Si les deuxième et troisième méthodes sont possibles, elles peuvent raccourcir les calculs ou les rendre moins difficiles.
Exemples de calcul
Exemples de calcul
EXEMPLE 1
Pour calculer les deux tiers de $60~\mathrm{min}$, nous pouvons utiliser deux méthodes :
- $\frac{2}{3} \times 60 = \frac{2\times 60}{3} = \frac{120}{3} = 40~\mathrm{min}$ en écrivant le calcul sous la forme d’une seule fraction.
- $\frac{2}{3} \times 60 = 2\times \frac{60}{3} = 2\times 20 = 40~\mathrm{min}$ en déplaçant le dénominateur de la fraction car $\frac{60}{3}$ est simple à calculer.
La troisième méthode ne peut pas être utilisée car la fraction $\frac{2}{3}$ n’est pas un nombre décimal.
EXEMPLE 2
Pour calculer les cinq demis de 36, nous pouvons utiliser les trois méthodes :
- $\frac{5}{2} \times 36 = \frac{5\times 36}{2} = \frac{180}{2} = 90$ en écrivant le calcul sous la forme d’une seule fraction.
- $\frac{5}{2} \times 36 = 5\times \frac{36}{2} = 5\times 18 = 90$ en déplaçant le dénominateur de la fraction car $\frac{36}{2}$ est simple à calculer.
- $\frac{5}{2} \times 36 = 2,5 \times 36 = 90$ en calculant la valeur décimale de $\frac{5}{2}$.
EXEMPLE 3
Nous cherchons à calculer ce que valent $20~\%$ de la quantité $600$. $20~\%$ correspond à la fraction $\frac{20}{100}$.
Déterminer ce que vaut $20~\%$ de la quantité $600$ revient à calculer : $\frac{20}{100} \times 600$.
$\frac{20}{100} \times 600 = 20\times \frac{600}{100} = 20\times 6 = 120$. $20~\%$ de la quantité $600$ valent $120$.
Addition et soustraction de fractions
Addition et soustraction de fractions
Addition et soustraction de fractions de même dénominateur
Addition et soustraction de fractions de même dénominateur
Pour additionner (ou soustraire) deux fractions de même dénominateur, il faut additionner (ou soustraire) les numérateurs, en gardant le même numérateurdénominateur.
Pour $a$, $b$ et $c$ trois nombres ($c non nul), on a :
- $\frac{a}{c} + \frac{b}{c} = \frac{a+b}{c}$ ;
- $\frac{a}{c} - \frac{b}{c} = \frac{a-b}{c}$.
- $\frac{8}{5} + \frac{3}{5} = \frac{8+3}{5} = \frac{11}{5}$
- $\frac{13}{4} - \frac{7}{4} = \frac{13-7}{4} = \frac{6}{4}$
- $\frac{5}{3} + \frac{4}{3} = \frac{5+4}{3} = \frac{9}{3} = 3$, car $9\div 3 = 3$.
Addition et soustraction de fractions de dénominateurs l’un multiple de l’autre
Addition et soustraction de fractions de dénominateurs l’un multiple de l’autre
Pour revoir la méthode permettant d’écrire des fractions égales avec un autre dénominateur, vous pouvez consulter le cours « Établir des égalités de fractions ; comparer, encadrer et ordonner des fractions » dans la partie 1 »
Une fraction ne change lorsque nous multiplions son numérateur et son dénominateur par un même nombre différent de 0.
Pour $a$ et $b$ deux nombres entiers ($b$ non nul), et $k$ un nombre entier non nul, nous avons $\frac{a}{b} = \frac{a\times k}{b \times k}$.
Cette formule permet de déterminer des fractions égales, c’est-à-dire d’écrire une fraction donnée sous la forme d’une autre fraction qui lui est égale et de dénominateur différent de celui de la première fraction.
Complétons les égalités de fractions suivantes :
$\frac{9}{10} = \frac{…}{100}$ Pour passer du nombre 10 au nombre 100, il faut multiplier par 10. Le nombre cherché est donc $9\times 10 = 90$. L’égalité cherchée est donc $\frac{9}{10} = \frac{90}{100}$.
$\frac{2}{3} = \frac{…}{15}$ Pour passer du nombre 3 au nombre 15, il faut multiplier par 5. Le nombre cherché est donc $2\times 5 = 10$. L’égalité cherchée est donc $\frac{2}{3} = \frac{10}{15}$.
Pour additionner (ou soustraire) deux fractions de dénominateurs l’un multiple de l’autre, il faut :
- mettre les deux fractions au même dénominateur ;
- additionner (ou soustraire) les numérateurs tout en gardant le dénominateur commun.
REMARQUES
- Les fractions sont a priori à mettre au dénominateur qui est un multiple de l’autre dénominateur, sauf si nous pouvons effectuer une simplification de fraction.
- Pour mettre deux fractions au même dénominateur, nous avons besoin de calculer des fractions égales.
- $\frac{2}{3} + \frac{5}{6} = \frac{2\times 2}{3\times 2} + \frac{5}{6} = \frac{4}{6} + \frac{5}{6} = \frac{4+5}{6} = \frac{9}{6}$ en mettant la fraction de dénominateur $3$ sur le dénominateur $6 = 2\times 3$, puis en additionnant les deux fractions de même dénominateur ($6$).
- $\frac{9}{5} - \frac{7}{20} = \frac{9\times 4}{5\times 4} - \frac{7}{20} = \frac{36}{20} - \frac{7}{20} = \frac{36-7}{20} = \frac{29}{20}$ en mettant la fraction de dénominateur $5$ sur le dénominateur $20 = 4\times 5$, puis en soustrayant les deux fractions de même dénominateur ($20$).
Résoudre des problèmes mettant en jeu des fractions
Résoudre des problèmes mettant en jeu des fractions
EXEMPLE 1
Au goûter, Juliette a mangé $\frac{1}{4}$ d’un paquet de gâteau et son frère Diego en a mangé les $\frac{3}{8}$. Quelle fraction du paquet de gâteau reste-t-il pour leur cousin venu goûter chez eux ?
La fraction du paquet de gâteau que Juliette et Diego ont mangé au goûter est de : $\frac{1}{4} + \frac{3}{8} = \frac{1\times 2}{4\times 2} + \frac{3}{8} = \frac{2}{8} + \frac{3}{8} = \frac{2+3}{8} = \frac{5}{8}$, en mettant la fraction de dénominateur $4$ sur le dénominateur $8 = 4\times 2$, puis en additionnant les deux fractions de même dénominateur ($8$).
La fraction du paquet de gâteau qu’il reste pour leur cousin venu goûter chez eux est de : $1 - \frac{5}{8} = \frac{8}{8} - \frac{5}{8} = \frac{8-5}{8} = \frac{3}{8}$, car $1 = \frac{1}{1} = \frac{8}{8}$.
**EXEMPLE 2 **
Au mois de septembre qui comporte 30 jours, Pablo a consommé $\frac{1}{5}$ du débit internet de son forfait téléphone les 10 premiers jours et $\frac{7}{15}$ les 10 jours suivants. Quelle fraction de son débit internet lui reste-t-il pour les 10 derniers jours ?
Sur les 20 premiers jours, la fraction de son débit internet qu’il a consommée est de : $\frac{1}{5} + \frac{7}{15} = \frac{1\times 3}{5\times 3} + \frac{7}{15} = \frac{3}{15} + \frac{7}{15} = \frac{3+7}{15} = \frac{10}{15}$. en mettant la fraction de dénominateur $5$ sur le dénominateur $15 = 5\times 3$, puis en additionnant les deux fractions de même dénominateur ($15$). On peut simplifier cette fraction (par $5$) en remarquant que : $\frac{10}{15} = \frac{10\div 5}{15\div 5} = \frac{2}{3}$.
Pour les 10 derniers jours, la fraction de débit internet qu’il lui reste est de : $1 - \frac{2}{3} = \frac{3}{3} - \frac{2}{3} = \frac{3-2}{3} = \frac{1}{3}$, car $1 = \frac{1}{1} = \frac{3}{3}$.
Conclusion
Dans ce cours, nous avons vucomment calculer la fraction d’un entier en utilisant 3 méthodes, dont l’une des 3 peut être plus simple que les autres, selon les nombres du calcul. Nous avons ensuite vu comment additionner ou soustraire deux fractions de même dénominateur ou de dénominateurs l’un multiple de l’autre. Dans ce deuxième cas, nous devons compléter des fractions égales afin de mettre les deux fractions au même dénominateur. Enfin, nous avons vu des exemples de résolution de problèmes mettant en jeu des fractions. Dans ce cours, nous avons approfondi les méthodes déjà vu au primaire permettant de calculer la fraction d’un entier en utilisant 3 méthodes, dont l’une des 3 peut être plus simple que les autres, selon les nombres du calcul. Nous avons ensuite consolidé les notions d’addition et de soustractions de deux fractions de même dénominateur ou de dénominateurs l’un multiple de l’autre. Dans ce deuxième cas, nous devons compléter des fractions égales afin de mettre les deux fractions au même dénominateur. Enfin, nous avons vu des exemples de résolution de problèmes mettant en jeu des fractions.