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Calculer une quatrième proportionnelle
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Introduction :
Dans ce cours, nous allons introduire la notion de quatrième proportionnelle.
Nous reverrons d’abord ce qu’est une situation de proportionnalité en rappelant la définition de grandeurs proportionnelles. Nous reverrons ensuite comment caractériser et reconnaître ces situations à travers un tableau de proportionnalité. Nous introduirons ensuite la notion de quatrième proportionnelle quand il s’agira de compléter un tableau de proportionnalité.
Situation de proportionnalité
Grandeurs proportionnelles
Grandeur :
Une grandeur est une caractéristique qui se mesure ou se calcule : une quantité, un prix, une masse, une durée, une longueur…
Situation de proportionnalité :
Deux grandeurs sont proportionnelles lorsque les valeurs de l’une sont obtenues en multipliant les valeurs de l’autre par un même nombre non nul, appelé coefficient de proportionnalité.
On dit qu’il y a situation de proportionnalité.
Caractériser et reconnaître une situation de proportionnalité
Une situation de proportionnalité est généralement caractérisée par un tableau de proportionnalité.
Tableau de proportionnalité :
Un tableau de proportionnalité caractérise une situation de proportionnalité. Il contient les valeurs de deux grandeurs proportionnelles.
Dans un tableau de proportionnalité, on obtient les nombres d’une ligne en multipliant les nombres de l’autre ligne par le coefficient de proportionnalité.
MÉTHODOLOGIE
Pour reconnaître une situation de proportionnalité, il suffira de vérifier que son tableau caractéristique est bien un tableau de proportionnalité, c'est-à-dire que tous les quotients des valeurs d’une ligne par les valeurs de l’autre ligne sont égaux.
Les deux tableaux ci-dessous caractérisent-ils une situation de proportionnalité ?
Tableau 1
Calculons les quotients des valeurs de la 2e ligne par celles de la 1re :
; ; .
Tous les quotients ne sont pas égaux.
Tableau 2
Calculons les quotients des valeurs de la 2e ligne par celles de la 1re :
; ; ; .
Tous les quotients sont égaux.
Compléter un tableau de proportionnalité
Pour résoudre un problème de proportionnalité, on demandera généralement de compléter un tableau de proportionnalité, c'est-à-dire de trouver une (ou plusieurs) valeur(s) manquante(s) du tableau.
On parlera de quatrième proportionnelle.
Quatrième proportionnelle
Quatrième proportionnelle :
Une quatrième proportionnelle est un nombre manquant dans un tableau de proportionnalité.
Compléter un tableau de proportionnalité consistera donc à calculer une ou plusieurs quatrième(s) proportionnelle(s).
\text ? |
Le tableau ci-dessus étant un tableau de proportionnalité, la valeur \text ? est une quatrième proportionnelle.
Calculer une quatrième proportionnelle
Il existe plusieurs méthodes pour calculer une quatrième proportionnelle.
Pour illustrer chacune d’elles, prenons l’exemple suivant.
À la période de Noël, pour chaque sapin vendu, une grande surface reverse une somme fixe à une association caritative.
La somme totale reversée est donc proportionnelle au nombre de sapins vendus.
Voici le tableau de proportionnalité que l’on demande de compléter :
Remarque
Pour chaque colonne « complète » du tableau, les quotients de la valeur de la 2e ligne par celle de la 1re sont bien tous égaux :
Ce tableau caractérise donc bien une situation de proportionnalité.
Son coefficient est .
MÉTHODOLOGIE
Pour calculer une quatrième proportionnelle, on peut :
Pour sapins vendus, le magasin reverse €. La situation étant une situation de proportionnalité, on peut affirmer que pour sapin vendu, le magasin reverse €, soit €.
Donc :
Le coefficient de proportionnalité a été calculé plus haut : il est égal à , d’où le tableau suivant :
Ainsi :
Le coefficient de proportionnalité permet bien de retrouver la valeur à l’unité : pour sapin vendu, le magasin reverse €, soit €.
Si des valeurs s’additionnent (ou se soustraient) pour en donner une 3e, alors les valeurs correspondantes s’additionnent (ou se soustraient) également.
Ici, on reconnaît que , donc , d’où .
Si deux valeurs sont liées par un coefficient (c'est-à-dire si une valeur est égale à une autre multipliée par ), alors les valeurs correspondantes sont liées par le même coefficient .
Ici on reconnaît que , donc , d’où .
La méthode de calcul la plus appropriée sera à déterminer en fonction de la situation, des données (relations plus ou moins évidente à reconnaître entre valeurs) et/ou des consignes particulières de résolution.
Conclusion :
Ce cours est très important pour la résolution de problèmes de proportionnalité en 5e.
Nous y avons introduit la notion de quatrièmes proportionnelles et appris différentes méthodes pour les calculer afin de compléter un tableau de proportionnalité.