Les quatre opérations – Débutant


 

Quel âge avez-vous, madame? – Eh bien, je compte: je me suis marié à 20 ans, mon mari en avait 30. Il en a maintenant le double, j'ai donc 40 ans.


 
MULTIPLICATION

Comment aborder les multiplications en aiguisant son esprit ?

La multiplication
-         La multiplication = addition répétitive

                 10 x 3 = 3 + 3 + 3 + 3 + 3 + 3 + 3 + 3 + 3 + 3 (10 fois)

-         Une histoire de paquets:
*    chacun contenant tous le même nombre (n) d'objets
*    on prend une certaine quantité (q) de paquets.
*    L'opération de multiplication, consiste à trouver la quantité totale d'objets:            P = q x n

-         Le résultat P est nommé le PRODUIT.
 
            
Comme il est possible de multiplier dans un sens comme dans l'autre (2 x 8 = 8 x 2), inutile de s'embarrasser avec les mots multiplicande et multiplicateur, utilisez le mot facteur.     Voir Puristes
Voir Les quatre opérationsJunior

Devinettes
Sauriez-vous faire cette opération? Multipliez tous les chiffres du clavier de votre téléphone.  Quel est le résultat?
Un nombre appelé N, car encore inconnu. Multiplié par 2, c'est un nombre à deux chiffres; multiplié par 3 c'est un nombre à trois chiffres. Qui est N? Sont-ils plusieurs à partager cette propriété?

 Le saviez-vous?
Vous savez multiplier par 2, alors vous savez faire toutes les multiplications, même les plus compliquées; pas besoin de table! >>>



QUATRE fois TROIS font DOUZE

On peut dire aussi:
*  Quatre rangées de trois enfants, c'est 12 enfants  (4 x 3 = 12)
ou aussi:
*  Trois colonnes de quatre enfants, c'est 12 enfants (3 x 4 = 12).



Amusement avec les dominos




APPROCHE via les partages

Initiation aux multiplications via les diviseurs d'un nombre

*      Je dispose de 8 carrés.
Combien puis-je former de rectangles avec ces carrés en les posant l'un à côté de l'autre, sans superposition ?


*      Autant de fois que je peux diviser 8 par un nombre:
8/1 = 8
8/2 = 4
8/4 = 1
8/1 = 8
soit 4 rectangles.

Nous avons créé quatre multiplications qui donnent le même résultat.

*      Je dispose de 12 carrés.
Combien puis-je former de rectangles avec ces carrés en les posant l'un à côté de l'autre, sans superposition ?


*      Autant de fois que je peux diviser 12 par un nombre:
12/1 = 12
12/2 =   6
12/3 =   4
12/4 =   3
12/6 =   2
12/1 = 12
soit 6 rectangles.

Nous avons créé six multiplications qui donnent le même résultat.



*      Nous venons d'apprendre que
plusieurs multiplications peuvent donner le même résultat
2 x 6 = 3 x 4 = 12
l'ordre des termes de la multiplication est sans importance
3 x 4 = 4 x 3

*      De plus, nous constatons que
multiplication et division sont les deux faces de la même opération
3 x 4 = 12  et 12 / 4 = 3


La factorisation Pénélope

Ma petite-fille (10 ans) me pose une colle: Papy si je te dis 210, est-ce que tu sais faire l'opération Pénélope. Je donne ma langue au chat! Facile, regarde:
210
21  x  10
21  x  5  x  2
7  x  3  x  5  x  2
14  x  3  x  5
14  x  15
210
Son professeur des écoles a tout simplement baptisé comme cela cet exercice de factorisation propice à s'entraîner à la table de multiplication. Au centre, on trouve la factorisation première du nombre; impossible de décomposer plus finement. Ces quatre nombres (2, 3, 5, 7) sont dits: nombres premiers.

Pénélope attend longuement le retour d'Ulysse. Les prétendants sont nombreux tant elle est belle. Elle prétend ne pas pouvoir donner suite tant que le voile qu'elle tisse ne sera pas terminé. Or, elle défait la nuit ce qu'elle a tissé le jour. La toile de Pénélope est ainsi devenue une expression pour signifier un travail laborieux mais sans fin.





POUR SE DIVERTIR

Le même jeu,  mais avec la liberté de superposer les carrés

*      Je dispose de 2 carrés identiques.
Combien puis-je former de rectangles ?

On peut former 4 rectangles en plus des 2 carrés.


*      Un peu plus difficile: je dispose de 3 carrés identiques. Combien puis-je former de nouveaux   carrés ?


Avec les 3 grands carrés du départ, je forme 4 petits carrés.




Somme et produit
Deux nombres dont la somme est constante: A + B = K.
La valeur maximale du produit P est atteinte lorsque A = B.

Exemple

Lorsque deux champs, un carré et l'autre rectangulaire, ont le même périmètre, celui qui couvre la plus grande surface est le champ carré.

Exemple ("l" est la largueur inconnue du rectangle)


Le saviez-vous ?
Deux seuls cas (en jaune) où les unités de la somme et celles du produit sont identiques:



MULTIPLICATIONS avec PARENTHÈSES
*      Les parenthèses sont très importantes dans le monde des multiplications
(2   x   3) + 2
2   x   (3 + 2)

= (6)  + 2 = 8
= 2   x   (5) = 10
Notez que le signe  " x"   est omis devant une parenthèse
2   x   (3 + 2)

= 2 (3 + 2)





*      Il est important d'effectuer les opérations à l'intérieur des parenthèses en premier
(1 + 2) (3 + 4) (5 + 6)
= 3   x   7   x   11 = 231

1 + (2   x   3)  + (4   x   5) + 6
= 1 + 6 + 20 + 6 = 33
Notez que le produit est prioritaire sur l'addition (c'est la multiplication qui est la plus forte et qui l'emporte)
Il est inutile de placer des parenthèses pour isoler un produit
1 + (2   x   3)  + (4   x   5) + 6
= 1 + 2  x  3  + 4  x  5 + 6
= 1 + 6 + 20 + 6 = 33


Rappel: le produit est le résultat de la multiplication.
Comme la somme est le résultat de l'addition.

*      En cas de parenthèses encastrées (en cascade ou encore gigogne), il faut traiter en priorité les opérations les plus profondes.
{(1 + (8-3)) (3 + 4) + 2   x   3} (5 + 6)
= {(1 + 5) (7) + 2   x   3} (11)
= {(6) (7) + 6} (11)
= {42 + 6} (11)
= {48} (11)
= 528
*      En cas de nombres négatifs, agir avec les mêmes principes.
En se souvenir que la règle des signes pour les produit est la suivante:
(+) (+) = (+)
(+) (-) = (-)
(-) (+) = (-)
(-) (-) = (+)
{2   x   (-4)} { 10 - 2 + 3  x  4} {(-4)(-2) – 3}
=  (-8) { 8 + 12} {8 – 3}
=  (-8) { 20} {5}
= - 800


MULTIPLICATIONS – Calculs

EXEMPLE TRÈS SIMPLE pour commencer


Résultat    4   x   12 = 48

EXEMPLE SIMPLE avec deux   chiffres


Notez bien que le 24 = 20 + 4;
C'est pourquoi, il faut multiplier 12 par 20 et non seulement par 2.

Résultat    24   x   12 = 288
 

EXEMPLE SIMPLE avec trois chiffres


Résultat    124   x   222 = 27 528


EXEMPLE avec le calcul d'un carré bestial
En jaune clair, on donne le résultat brut de l'addition, puis en jaune foncé, la somme avec les retenues.
Notez le résultat que rien dans l'opération posée ne laissait soupçonner.
Voir Nombre 81 619 / Nombre 666 (de la bête) / Carrés à chiffres répétés


EXEMPLE avec le calcul d'un cube qui aime les 9

Voir Autres exemples / Nombre 199 et Nombre 99 (motifs itératifs)
Anglais pour multiplication posée: long multiplication


Multiplications amusantes
La configuration en croix et la configuration en F sont uniques et, curieusement, avec le chiffre 5 pour les deux.



Multiplication vues par les unités

Quels sont les multiplications qui donnent un produit terminé par un 0, un 1 … Les chiffres des unités sont très inégaux. Le 3 et le 7 ne sont produits qu'une seule fois (hors la multiplication par l'unité). Pour le 1 et le 9, ce n'est guère mieux. Ce sont les 4 et 6 qui détiennent le record.

On note (ou on se souvient) que seul le produit de deux nombres impairs est impair, d'où leur rareté: 15 impairs (en jaune) contre 30 pairs.




Multiplications magiques



Un exemple

Voyez cette multiplication: 24 x 26 = 624.

Elle marche à tout coup lorsque:
*    Le chiffre des dizaines est le même, et
*    La somme des chiffres des unités est égale à 10.



Note: si le produit des unités ne dépasse pas 10, placer un 0 intercalaire.

26 x 24 = 624


Autres exemples

82 x 88 = 8 x (8+1) / 2 x 8
              =      72         16

11 x 19 = 1 x 2 / 1 x 9
              =     2   09


Explications
Un nombre à deux chiffres peut s'écrire A = 10 d + u (10 fois le chiffre des dizaines plus le chiffre des unités)
Le second s'écrit avec le même chiffre des dizaines et son chiffre des unités est égal à 10 – u.
Le produit est développé puis factorisé.
Le produit d(d+1), multiplié par 100, prend place comme nombre de centaines; le produit u(10-u) est bien le produit des deux chiffres unités.

A = 10d + u et
B = 10d + (10 – u)

A.B = 100d² + 10du + 10(10–u) + u(10–u)
        = 100d² + 100d + 10u – u²
        = 100 d(d+1) + u(10-u)

Cas des carrés des nombres terminés par 5

Le calcul mental des carrés en …5 est très simple.

Il peut être étendu à plus de deux chiffres. Le calcul mental devient plus difficile, sauf pour les cas connus comme la multiplication mentale par 11.

Même chose pour les unités complémentés à 10.


25 x 25 = 2 x 3 / 5 x5
               =    6      25


65 x 65 = 6 x 7 / 5 x5
               =  42      25

115 x 115 = 11 x 12 / 5 x 5
                   =      132     25


112 x 118 = 11 x 12 / 2 x 8
                   =      132     16

Quelques multiplications magiques

Notez que: 14 x 16 = 224 = 16 x 14.





Pour les super-puristes! – Égalité et équivalence
Multiplication: opération entre deux entiers A et B qui consiste à déterminer l'entier C égal à la somme de B termes égaux à A.
Selon cette définition, on écrit
Équivalence
5 x 3 = 3 + 3 + 3 + 3 + 3 = 15
3 x 5 = 5 + 5 + 5 = 15
5 x 3  5 + 5 + 5
3 x 5  3 + 3 + 3 + 3 + 3

La multiplication pouvant s'écrire aussi bien 5 x 3 que 3 x 5 (commutativité), la distinction entre multiplicande et multiplicateur a peu d'intérêt. On peut l'oublier et dire facteurs. D'ailleurs, en pratique, pour exécuter plus facilement une multiplication, on place le plus grand facteur en haut.






Devinette – Solution
Multiplication des chiffres du clavier
Bravo! Vous n'avez pas oublié le 0, et le produit complet est donc nul.
Sans le 0, nous aurions eu ce qui s'appelle une factorielle: 1 x 2 x 3 x 4  x 5 x 6 x 7 x 8 x 9 = 9! = 362 880.

Le nombre N inconnu
Problème
Un nombre appelé N, car encore inconnu. Multiplié par 2, c'est un nombre à deux chiffres; multiplié par 3 c'est un nombre à trois chiffres. Qui est N? Sont-ils plusieurs à partager cette propriété?

Exploration
Je choisis N = 40, par exemple.
Alors 2 x 40 = 80 (2 chiffres) et 3 x 40 = 120 (3 chiffres).
Le nombre 40 répond à la question.

Solution
Les nombres à deux chiffres commencent à 10 et finissent à 99.
Divisé par 2, nous avons les limites de N: entre 5 et 49.
Les nombres à trois chiffres commencent à 100 et finissent à 999.
Divisé par 3, nous avons les limites de N: entre 34 et 333.
Pour obtenir les deux conditions ensemble, il faut que N appartienne à la fois aux deux plages. N doit commencer à 34 et finir à 49.
De N = 34 à N = 49, il y a 16 possibilités. (Attention: 49 – 34 = 15 qui donne le nombre d'intervalles entre 49 et 34; il faut ajouter 1 pour avoir la quantité de nombres)

En savoir plus
N multiplié par 3 donne un nombre à trois chiffres.
N multiplié par 4 donne un nombre à quatre chiffres.
Combien de nombres N? 
Les limites de la plage possible sont
Pour 3: 34 à 333 et pour 4: 250 à 2498
Plage commune: de 250 à 333, soit 333 – 250 + 1 = 84 possibilités.

Table des possibilités selon la quantité de chiffres





Suite
*    Multiplication en sixième – Ce qu'il faut savoir
Multiplication
*    Camion bien chargé (CM2)
*    Multiplication et son symbole (x, point ou rien)
*    Multiplication par 9, 99, 999 …
*    MultiplicationsJeux   
*    Multiplications amusantes (niveau CE2)
*    Multiplications de tous poils – y compris les TABLES
*    Produit de nombres consécutifs (factorielles tronquées)
Voir
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Sites
*    Table de Multiplication  Un site internet éducatif et ludique. Toute une gamme de jeux pour apprendre les tables en s'amusant.
*    La face cachée des tables de multiplication – Vidéo de Mickaël Launay (Micmaths)
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Sommaire de cette page
>>> Quatre fois trois
>>> Multiplication avec les dominos
>>> Approche via les partages
>>> Pour se distraire
>>> Somme et produit
>>> Multiplications avec parenthèses
>>> Multiplication – calculs en posant la multiplication
>>> Multiplications amusantes
>>> Multiplication vues par les unités
>>> Multiplication magique
>>> Pour les puristes







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