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Découvrir le calcul littéral

Simplifier des expressions algébriques simples (réduire une somme) et tester une égalité en remplaçant la lettre par une valeur donnée.

Duree estimee : 20 min

Pourquoi utiliser des lettres ?

En mathématiques, on utilise des lettres pour écrire des formules générales. Par exemple, pour l'aire d'un rectangle, au lieu d'écrire "Longueur fois largeur", on va plus vite en utilisant des lettres.

Dessin simple d'un rectangle bleu. Le grand côté est annoté 'L' (majuscule) et le petit côté 'l' (minuscule). À côté, l'égalité : Aire = L × l.
Voici comment on passe des mots aux lettres.

C'est le principe du calcul littéral : une expression littérale est un calcul qui contient une ou plusieurs lettres. Ces lettres désignent des nombres qu'on ne connaît pas encore ou qui peuvent varier.

À retenir : Une lettre dans un calcul est comme une étiquette sur une boîte qui contient un nombre masqué.

Simplifier l'écriture

Pour écrire plus vite et plus clairement, les mathématiciens ont adopté une convention : on peut supprimer le signe de multiplication () dans certains cas précis.

On peut enlever le signe quand il est placé devant une lettre ou devant une parenthèse.
Exemples : s'écrit . De même, s'écrit . C'est plus léger à lire !
Attention ! Ne supprime jamais le signe entre deux nombres. Le calcul ne s'écrit pas 23, car 23 est un autre nombre.
Tableau à deux colonnes. Colonne 1 : 'On écrit'. Colonne 2 : 'On n'écrit pas'. Ligne 1 : '3a' (vert) au lieu de '3 × a'. Ligne 2 : '4(y+1)' (vert) au lieu de '4 × (y+1)'. Ligne 3 : '2 × 9' (vert) et jamais '29' (rouge).
Voici un résumé pour ne pas te tromper.

Calculer la valeur d'une expression

On peut calculer la valeur numérique d'une expression littérale si l'on connaît la valeur de la lettre. Il suffit de remplacer la lettre par le nombre donné.

Conseil : Si l'expression est simplifiée (comme ), réécris le signe entre le nombre et la valeur de pour ne pas te tromper.
Calculons pour . On remplace par 3 et on remet le signe : . La multiplication est prioritaire : .
Schéma vertical. Étape 1 : '5x + 2' avec une bulle 'x vaut 3'. Étape 2 : Le x se transforme en 3 et le signe × rouge apparaît entre 5 et 3 -> '5 × 3 + 2'. Étape 3 : Résultat '17'.
Observe bien les étapes du remplacement.

Traduire un énoncé en formule

Le calcul littéral permet de traduire des phrases ou des programmes de calcul en langage mathématique.

Exemple simple : Un stylo coûte 2 €. Si on achète stylos, le prix à payer est , que l'on note .

Attention à l'ordre des opérations. Prenons ce programme : Choisir un nombre , lui ajouter 3, puis multiplier le résultat par 4.

La formule est . Les parenthèses sont obligatoires ici pour faire l'addition avant la multiplication par 4.

Tester une égalité

Une égalité est constituée de deux membres séparés par le signe . Elle est vraie seulement si le membre de gauche et le membre de droite ont la même valeur.

Pour tester si une égalité est vraie pour une valeur donnée, calcule chaque côté séparément. Ne mélange pas les deux !
Testons pour . Membre de gauche : . Membre de droite : 7. On trouve 7 des deux côtés, l'égalité est vérifiée.
Et pour ? Membre de gauche : . Membre de droite : 7. Comme 9 n'est pas égal à 7, l'égalité est fausse pour .
Illustration d'une balance Roberval. Cas 1 (x=3) : les plateaux sont au même niveau (7 kg et 7 kg). Cas 2 (x=4) : le plateau de gauche (9 kg) est plus bas que celui de droite (7 kg), la balance penche.
Imagine une balance : pour que ce soit égal, elle doit être à l'équilibre.

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