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Algorithmique et programmation

Partie 1 : Nombres et calculs

Partie 2 : Organisation et gestion de données, fonctions

Partie 3 : Espace et géométrie
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Chapitre 2
Activités

Addition et soustraction de nombres rationnels

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Histoire des maths

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Les fractions égyptiennes

Placeholder pour Illustration : œil d'Horus décomposé en fractions (1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64). Symbole égyptien antique.Illustration : œil d'Horus décomposé en fractions (1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64). Symbole égyptien antique.
Wilhelm Meyer/Wikimedia
La première grande civilisation à avoir utilisé les fractions est l'Égypte antique. Les Égyptiens utilisaient des fractions de numérateur , à l'exception de .
Mathématiquement, on peut prouver que tout nombre rationnel peut s'écrire sous la forme d'une somme d'un nombre entier et de fractions de numérateur . Pour noter ces fractions, ils utilisaient la décomposition de l'œil du dieu Horus, ou tout simplement leurs nombres surmontés du symbole
hiéroglyphe
.

Par exemple, se notait
hiéroglyphe 20
donc se notait
hiéroglyphe fraction
. Les Égyptiens, pour répondre à leurs problèmes de partage ou de division, devaient connaître des tables qui donnaient cette décomposition.

On trouve, par exemple, dans le papyrus de Rhind, les décompositions

ou ou encore .

Dans d'autres papyrus, on peut trouver différentes décompositions de (qui en possède ) telles que :

ou ou encore .

On utilisait la décomposition la plus pratique en fonction du problème à résoudre.

  • Dans un rouleau de cuir, on a trouvé la décomposition :


Inventer une histoire de partage qui pourrait illustrer cette décomposition. Après avoir étudié le chapitre, vérifier que les décompositions ci-dessus sont bien correctes.

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Activité 1
À la recherche de points communs

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Objectif
Réduire des fractions au même dénominateur dans le cas général.

1
Calculer, puis simplifier, si possible, les expressions suivantes.
a.

b.

c.

2
Le professeur de mathématiques de Mathis lui demande de calculer la somme .
Quelle distinction peut-on faire entre les dénominateurs de et ceux de la question 1 ?

3
a. Dresser les listes des multiples de et de jusqu'à trouver leur plus petit multiple commun.

b. Utiliser ce multiple commun pour réduire les fractions et au même dénominateur, puis calculer .

4
Calculer les expressions et .

Bilan

Comment réduire deux fractions au même dénominateur dans tous les cas ?
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Activité 2
Le crible d'Ératosthène

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Objectif
Dresser la liste des nombres premiers compris entre et .

1
Dans un tableau de lignes et colonnes, écrire tous les nombres entiers de à en commençant par la case en haut à gauche et en complétant ligne par ligne.

2
Barrer le nombre .

3
Entourer le nombre dans le tableau puis barrer tous ses multiples.

4
Entourer le nombre puis barrer tous ses multiples.

5
Entourer le prochain nombre qui n'a pas été barré puis barrer tous ses multiples.

6
Procéder ainsi jusqu'au nombre puis entourer tous les nombres restant qui n'ont pas été barrés.

Placeholder pour Peinture baroque: Ératosthène, vieil homme barbu, enseigne un jeune homme à Alexandrie. Ils utilisent un livre et un globe terrestre.Peinture baroque: Ératosthène, vieil homme barbu, enseigne un jeune homme à Alexandrie. Ils utilisent un livre et un globe terrestre.
Bernardo Strozzi/Wikimedia
Bernardo Strozzi, Ératosthène enseignant à Alexandrie, vers 1635.
Remarque
Cette technique a été mise au point par Ératosthène, un mathématicien grec de l'Antiquité.

Bilan

Quelle propriété ont en commun les nombres qui ont été entourés ? Pourquoi a-t-on barré le au début et ne l'a-t-on pas entouré ?
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Activité 3
Une décomposition bien pratique

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Objectif
Utiliser les nombres premiers pour simplifier une fraction.

1
Simplifier au maximum les fractions suivantes :  ;  ; et .

2
Le professeur de Johanie lui demande de simplifier la fraction . Simplifier cette fraction en utilisant des diviseurs communs à et . Que peut-on penser de cette méthode ?

3
peut s'écrire sous la forme . De même, on pourrait décomposer comme un produit de deux facteurs plus petits. Recopier et compléter l'égalité , puis continuer à décomposer tous les facteurs jusqu'à n'avoir que des nombres premiers. L'écriture obtenue s'appelle la décomposition en produit de facteurs premiers.

4
En utilisant la même méthode, décomposer en produit de facteurs premiers le nombre .

Bilan

Expliquer comment on peut utiliser ces décompositions pour obtenir la forme la plus simplifiée possible de la fraction et rédiger une méthode générale.

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