LA PROPORTIONNALITE


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La proportionalité....Une histoire de proportions

    Recette de cuisine & ingrédients : recette pour 4 personnes ; ce jour là nous sommes 8 :
    Eh....Ça tombe bien ....Nous sommes juste 2 fois plus = 4 x 2 = 8 ; il me suffira de multiplier toutes mes proportions par 2, de façon à conserver justement
    les proportions...


    Le tableau de proportionalité

    Reprenons mon exemple de recette :

    Je calcule mes ingrédients pour 8 personnes

    Pour 4 personnes

    Pour 8 personnes

     

    • 400g de beurre
    • 250g de farine
    • 3 oeufs

      etc....

    x 2

     

    • 800g de beurre
    • 500g de farine
    • 6 oeufs

      etc....

    Je peux mettre ces données dans un tableau :

    x 2

    4 personnes

    8 personnes

    400

    800

    250

    500

    3

    6


    Comment je passe de ma colonne de droite à ma colonne de gauche ?? En multipliant toutes les données par 2

    Ou encore

    x 2

    4 personnes

    400

    250

    3

    8 personnes

    800

    500

    6

    Comment je passe de ma ligne de dessus à ma ligne de dessous ?? En multipliant toutes les données par 2

    Les proportions sont respectées : j'en ai 2 fois plus

    Utilisation du tableau de proportionnalité

    • Cas de mon exemple

    Comme dans mon exemple : quels ingrédients pour 8 personnes ??

    Et maintenant ?? Si on est 7 personnes ?? 6 personnes ??

    Je dirai que mes ingrédients augmentent (ou diminuent proportionnellement au nombre de personnes)

    7 personnes = 1,75 x 4 (7
    ÷ 4 = 1,75 )

    Mes proportions pour 7 personnes seront donc
    1,75 fois plus importantes que pour 4 personnes : je multiplierai donc toutes mes proportions par 1,75


    x 1,75

    4 personnes

    400

    250

    3

    7 personnes

    700

    437,50

    5,25


    6 personnes = 1,5 x 4 (6
    ÷ 4 = 1,5 ) mes proportions pour 6 personnes seront donc 1,5 fois plus importantes que pour 4 personnes : je multiplierai donc toutes mes proportions par 1,5

    x 1,5

    4 personnes

    400

    250

    3

    6 personnes

    600

    375

    4,5

    Je viens ainsi de réaliser mes premiers tableaux de proportionnalités :

    Et voilà : les histoires de proportions, j'y suis confrontée tous les jours : dans ma cuisine, comme je viens de le voir, mais dans beaucoup d'autres situations encore .....
    L'essentiel : bien se demander si mes valeurs sont ou non proportionnelles
    Règle : 2 valeurs sont proportionnelles si elles augmentent ou diminuent toujours de la même façon :

    En language mathématique : 2 valeurs sont proportionnelles si je les multiplie ou les divise toujours par le même nombre

    Réfléchissons :

    Mes valeurs sont-elles proportionnelles ?

    La taille et l'âge d'un individu ?
    NON : ces 2 valeurs n'ont pas de rapport entre elle : en effet, la taille n'augmente pas en fonction de l'âge et inversement : heureusement que la règle n'est pas de prendre 1 ou 2 ou 3 cm chaque fois que je prends un an !!

    Exemple : si mon espérance de vie est de 80 ans, je mesurerais :
    Avec 1 cm par an : 80 x 1 = 80 cm
    Avec 2 cm par an : 80 x 2 = 1,60 m
    Avec 3 cm par an : 80 x 3 = 2,40m etc.....

    Vous imaginez les dégâts ??!!

    La production de pain d'une boulangerie et la quantité de farine disponible ?
    OUI : ces 2 valeurs sont étroitement liées : en effet, plus j'aurai de farine disponible et plus je pourrai produire de pain et inversement : je peux dire que la quantité produite de pain est proportionnelle à la quantité de farine disponible - avec comme relation proportionnelle : la quantité de farine nécessaire pour produire 1 pain
    (le nombre de pain produit sera obtenu par la division de la farine disponible par cette quantité nécessaire pour la production d'une unité)

    Je peux écrire :

    La valeur nombre de pains peut varier
    La valeur quantité de farine aussi
    Seule la valeur quantité de farine nécessaire....est fixe.....Et bien oui : j'aurai toujours besoin de la même quantité pour faire un pain, quelque soit ma quantité de départ

    C'est donc cette valeur qui fixe le rapport de proportionnalité entre les valeurs nombre de pains et quantité de farine disponible


    Construction du tableau de proportionnalité

    Le tableau doit respecter des règles de construction en fonction des données d'un énoncé

    Exercice d'exemple :

      [Mélanie a acheté trois cassettes vierges pour 2,70 € : quel est le prix de 7 cassettes ? 10 cassettes ? 12 cassettes ?]


    Réfléchissons : le prix payé par Mélanie sera bien proportionnel au nombre de cassettes achetées : en effet plus elle achetera de cassettes, et plus elle paiera cher, proportionnellement au prix d'une cassette : je peux construire un tableau


    Construction de mon tableau :

      1/ Je commence par l'intitulé de mes lignes (ou de colonne) : en fonction de mes valeurs proportionnelles :

    De quoi me parle-t-on dans mon problème ? Quelles sont les valeurs qui semblent étroitement liées ??
    Je l'ai dit : ce sont :
    le nombre de cassettes achetées et le prix payé en € pour ce nombre

    J'aurai donc un tableau à deux entrées :

    Nombre de cassettes achetées

     

     

    Prix payé en €

     



    Remarque : je n'oublie pas de mentionner l'unité considérée, lorsqu'il s'agit d'argent, de poids, de mesure .....

      2/ Je place les données de mon problème dans le tableau conformément à l'énoncé :

    On me donne : des valeurs nombre de cassettes achetées : 3 , 7 , 10 et 12
    + une équivalence prix d'une de ces valeurs : nombre 3 Prix 2,70 €
    Je remplis donc mon tableau en conséquence :


    Nombre de cassettes achetées

    3

    7

    10

    12

    Prix payé en €

    2,70

     

     

     


    Je sais que 3 cassettes coûtent 2,70 € : ce sont ces 2 valeurs que je placerai dans ma 1ère colonne : c'est elle qui vont établir mon rapport de proportion

    Le rapport entre les 2 : je cherche comment je passe du nombre de cassette achetées au prix payé : en fait, ce sera ici en multipliant le nommbre de cassettes par le priix unitaire :
    Quel est ce prix unitaire ?? Et bien il est le résultat de 2,70 / 3 = 0,9 €

    Je place donc à l'extérieur de mon tableau l'opération qui me permet de passer de haut en bas : multiplication par 0,9
    Et inversement : de bas en haut : division par 0,9

    x 0,9

    Nombre de cassettes achetées

    3

     

    Prix payé en €

    2,70

     

    ÷ 0,9


    0,9 s'appelle
    le coefficient de proportionnalité de mon tableau : c'est lui qui m'indique le rapport entre les 2 valeurs proportionnelles : c'est aussi ce nombre que je dois utiliser, en multiplication ou en divsion, pour passer d'une valeur à l'autre : je dois bien toujours indiquer au moyen d'une flèche le sens du rapport : si je multiplie de haut en bas (comme mon exemple) , je divise de bas en haut et inversement :


    Mon tableau est maintenant correctement structuré : il ne me reste plus qu'à y insérer les valeurs à chercher : je dois chercher le prix à payer pour 7 cassettes, 10 cassettes et 12 cassettes

    Je mets les valeurs dans mon tableau : à la ligne nombre de cassettes achetées, bien évidemment

    x 0,9

    Nombre de cassettes achetées

    3

    7

    10

    12

    Prix payé en €

    2,70

     

     

     

    ÷ 0,9

    Il ne me reste plus alors qu'à calculer le rapport de ces nombres avec le prix à payer, de la même façon que j'ai calculé le rapport entre les deux valeurs données par l'énoncé (3 et 2,70 €): je passe du nombre de cassettes à leur prix en multipliant pas 0,9

    Donc :

    Si j'achète 7 cassettes, je paierai 7 x 0,90 = 6,3 €
    Si j'achète 10 cassettes, je paierai 10 x 0,90 = 9 €
    Et si j'achète 12 cassettes, je paierai 12 x 0,90 = 10,80 €

    Mes calculs sont terminés : je peux remplir mon tableau

    x 0,9

    Nombre de cassettes achetées

    3

    7

    10

    15

    Prix payé en €

    2,70

    6,3

    9

    10,80

    ÷ 0,9

    Mon tableau de proportionnalité est complété : grâce au calcul du coefficient de proportionnalité (rapport entre les 2 valeurs proportionnelles), j'ai pu trouvé facilement les valeurs que je cherchais


    Calcul d'une 4ème valeur


    On peut me demander
    une seule équivalence dans un rapport donné :
    Dans ces cas là, j'ai 2 possibilités d'arriver au résultat de mon exercice :

    Exemple de problème :

      [dans un lotissement, le prix des terrains est proportionnel à leur surface : un terrain de 1200 m2 par exemple y est vendu 30 000 €. Quel sera le prix d'un terrain de 900 m2 ?]


    1/ Résolution classique : par la recherche d'un coefficient de proportionnalité

    Les valeurs prix et surface des terrains sont proportionnelles : on me le dit dans l'énoncé : je peux donc construire un tableau de proportionnalité prenant en intitulés de ligne (ou de colonnes) ces valeurs :

    Surface du terrain en m2

    1200

    900

    Prix du terrain en €uros

    30 000

    ?

    J'y ajoute les valeurs données : 1 terrain de 1200m
    2 = 30000 € ; 1 autre terrain de 900 m2 = ?

    La 1ère équivalence de valeurs va me permettre de trouver le coefficient de proportionnalité :
    Comment passer de 1200 à 30 000 ?? Et bien je dois multiplier par 25 (30 000
    ÷ 1200 = 25) ; j'ajoute dans le tableau mon coefficient, en n'oubliant pas d'indiquer le sens de l'opération

    x 25

    Surface du terrain en m2

    1200

    900

    Prix du terrain en €uros

    30 000

    ?

    Je peux ainsi trouver ma valeur manquante : il ne me reste qu'à multiplier aussi 900 par 25, pour trouver le prix du terrain en €uros :

    900 x 25 = 22500

    Je complète mon tableau et fais une phrase de réponse à mon problème :

    x 25

    Surface du terrain en m2

    1200

    900

    Prix du terrain en €uros

    30 000

    22 500


    Le prix d'un terrain de 900 m
    2 est de 22500 €uros


    2/ Résolution pratique : par le produit en croix

    Une deuxième solution s'offre à moi : c'est la technique du produit en croix : souvenez-vous !! Nous avons vu cette technique lorsque nous avons traité de l'égalité de 2 fractions :
    "2 fractions sont égales si leur produit en croix sont égaux" : bien sûr si cette règle est sortie de ma mémoire, je peux aller faire un petit tour à la fiche correspondante :
    les fractions

    Et bien sachez que la proportionnalité adopte ce même principe :

    "Lorsque deux valeurs sont proportionnelles, tous les rapports de ces valeurs doivent être égaux "



    Regardez plutôt :

    a/ 1 terrain de 1200m
    2 = 30000 €
    1 première donneé = 1 premier rapport
    Et qu'est-ce qu'un rapport ?? Et bien c'est une fraction
    Je peux donc écrire le premier rapport :

    b/ 1 terrain de 900m
    2 = ? €
    1 deuxième donnée = 1 deuxième rapport =

    Et alors ?? Et bien je sais maintenant que puisque les 2 valeurs sont proportionnelles, tous les rapports de ces valeurs doivent être égaux :

    Je peux donc écrire : doit être égal à
    Et pour que ces rapports (fractions) soient égaux il faut que leur produit en croix soient égaux



    Surface du terrain en m2

    Prix du terrain en €uros



    Je peux donc écire : 30 000 x 900 = 1200 x ?
    30000 x 900 = 27 000 000
    27 000 000 = 1200 x ?
    ? =
    ? = 22 500


    Et voilà : 2 méthodes pour un même résultat :

    Cette deuxième solution est bien pratique lorsque je n'ai qu'une valeur à trouver (4è valeur) : vous verrez qu'on l'utilise beaucoup notamment avec les pourcentages, les échelles, les vitesses (voir ci-dessous) et notamment pour établir des règles de calcul sur les proportionnalités

    En effet également et certaines fois, le coefficient directeur peut être complexe (par exemple une fraction), et les calculs peuvent devenir compliqués : dans ce cas là le produit en croix est une technique plus simple à utiliser


    Représentation graphique de la proportionnalité


    Règle : La représentation graphique d'une série proportionelle est une droite qui passe par l'origine du repère : cela va nous servir par exemple lorsque nous aborderons le chapitre des fonctions : car c'est le principe même de la fonction linéaire

    Représentons par exemple graphiquement la série de l'exercice de tout à l'heure :
    Nombre de cassettes achetées / Prix payé en €
    Une petite révision du repère s'impose ?? Alors,
    n'attendez pas !!
    Je prends comme échelle :

    Sur l'axe des abscisse = nombre de cassettes achetées : 1 graduation = 1 cassette
    Sur l'axe des ordonnées = prix payé en € : 1 graduation = 2 €



    Remarque : la représentation graphique d'une série peut m'aider inversement à dire si ma série est ou non proportionnelle : si c'est une droite qui passe par l'origine (point O) alors oui, les valeurs de ma série sont proportionnelles


    Cas particuliers de la proportionnalité

    La vitesse - Les échelles - Les pourcentages

    Ces 3 notions impliquent
    forcément des valeurs proportionnelles ; ce sont aussi des cas typiques de calcul d'une 4è valeur, comme expliqué ci-dessus :
    Elles font également partie intégrante de notre vie quotidienne : il faut donc les comprendre pour savoir les utiliser
    Comprenons ces notions :

    Elles font l'objet chacune d'une fiche particulière pour mieux les comprendre

     

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