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Proportionnalité, pourcentages, échelles, vitesse – Fiche brevet maths

Proportionnalité : deux grandeurs sont proportionnelles si l'une s'obtient en multipliant l'autre par un coefficient constant. Pourcentage : proportion sur 100. Échelle : rapport entre distance sur carte et distance réelle. Vitesse : distance divisée par temps.

Objectifs de la fiche

  • Reconnaître une situation de proportionnalité
  • Compléter un tableau de proportionnalité en utilisant le coefficient ou le produit en croix
  • Calculer un pourcentage, appliquer une augmentation ou une réduction
  • Déterminer une échelle et calculer des distances réelles ou sur plan
  • Calculer une vitesse moyenne, une distance ou un temps
  • Convertir des unités de vitesse (km/h en m/s)
  • Résoudre des problèmes concrets utilisant ces notions

Notions à connaître

1

Tableau de proportionnalité et coefficient

Un tableau de proportionnalité relie deux grandeurs par un coefficient multiplicateur constant. Exemple : 3 kg de pommes coûtent 6 €, 5 kg coûtent 10 €. Coefficient = 6/3 = 2 (prix au kg). Pour trouver une valeur manquante, on utilise le coefficient ou le produit en croix : a/b = c/d → a×d = b×c.

2

Produit en croix (règle de trois)

Si quatre nombres a, b, c, d forment une proportion (a/b = c/d), alors a×d = b×c. Exemple : 2/5 = 6/15 → 2×15 = 30 et 5×6 = 30. Permet de trouver un terme inconnu : x = (b×c)/a.

3

Pourcentage

Un pourcentage est une fraction de dénominateur 100. t% = t/100. Appliquer t% à une quantité : multiplier par t/100. Exemple : 30% de 200 € = 200 × 30/100 = 60 €. Augmentation de t% : multiplier par (1 + t/100). Réduction de t% : multiplier par (1 - t/100). Exemple : prix 80 €, augmentation 15% → 80 × 1,15 = 92 €. Réduction 20% → 80 × 0,80 = 64 €.

4

Échelle

L'échelle d'une carte est le rapport : distance sur carte / distance réelle (mêmes unités). Échelle 1/100 000 signifie 1 cm sur la carte = 100 000 cm = 1 km en réalité. Pour calculer une distance réelle : distance carte × dénominateur de l'échelle. Pour calculer une distance sur carte : distance réelle / dénominateur de l'échelle. Exemple : échelle 1/50 000, distance carte = 4 cm → distance réelle = 4 × 50 000 = 200 000 cm = 2 km.

5

Vitesse moyenne

Vitesse moyenne v = distance d / temps t. Unités : km/h (kilomètres par heure), m/s (mètres par seconde). Conversion : 1 km/h = 1000 m / 3600 s = 1/3,6 m/s ≈ 0,278 m/s. Pour passer de km/h à m/s, diviser par 3,6. De m/s à km/h, multiplier par 3,6. Exemple : 90 km/h = 90 / 3,6 = 25 m/s. Formules dérivées : d = v × t ; t = d / v.

6

Grandeurs composées

La vitesse est une grandeur quotient (distance/temps). D'autres exemples : débit (volume/temps), masse volumique (masse/volume), prix au kg (prix/masse). On utilise la proportionnalité pour les calculs.

7

Représentation graphique

Une situation de proportionnalité est représentée par une droite passant par l'origine du repère. Les points sont alignés avec l'origine. Si le graphique n'est pas une droite passant par (0,0), ce n'est pas proportionnel.

8

Pourcentage d'évolution

Calculer le taux d'évolution : (valeur finale - valeur initiale) / valeur initiale × 100. Exemple : 50 € → 60 €, augmentation de (60-50)/50 × 100 = 20%. Pour retrouver la valeur initiale après une évolution : valeur finale / (1 + t/100) pour une augmentation, valeur finale / (1 - t/100) pour une réduction.

Cours expliqué simplement

La proportionnalité est une relation entre deux grandeurs telles que l'une est toujours obtenue en multipliant l'autre par un nombre constant appelé coefficient de proportionnalité. Par exemple, si 1 kg de pommes coûte 2 €, alors 3 kg coûtent 6 €, 5 kg coûtent 10 €. Le coefficient est 2 (prix au kg). Pour vérifier si un tableau est proportionnel, on calcule le rapport entre les valeurs de la deuxième ligne et celles de la première : s'il est constant, c'est proportionnel. On peut aussi utiliser le produit en croix : si a/b = c/d, alors a×d = b×c. Les pourcentages sont des proportions particulières : t% = t/100. Pour calculer t% d'une quantité, on multiplie par t/100. Une augmentation de t% correspond à multiplier par (1 + t/100), une réduction à multiplier par (1 - t/100). L'échelle d'une carte ou d'un plan est le rapport entre une distance sur le document et la distance réelle correspondante, exprimée dans la même unité. Par exemple, échelle 1/100 000 signifie 1 cm sur la carte = 100 000 cm = 1 km en réalité. La vitesse moyenne est le quotient de la distance parcourue par le temps mis. Elle s'exprime souvent en km/h ou m/s. Les conversions sont essentielles : pour passer de km/h à m/s, on divise par 3,6 (car 1 km = 1000 m et 1 h = 3600 s). Dans les problèmes, on utilise souvent la règle de trois (produit en croix) pour trouver une quatrième proportionnelle. Il faut toujours vérifier que les grandeurs sont bien proportionnelles avant d'appliquer ces méthodes. Les graphiques représentant une situation de proportionnalité sont des droites passant par l'origine.

Exemple corrigé

Problème : Une voiture parcourt 240 km en 3 heures. Quelle est sa vitesse moyenne ? Combien de temps mettra-t-elle pour parcourir 400 km à cette vitesse ? Résolution : 1. Vitesse moyenne v = distance / temps = 240 km / 3 h = 80 km/h. 2. Pour 400 km, temps t = distance / vitesse = 400 km / 80 km/h = 5 h. Vérification : 80 km/h × 3 h = 240 km, 80 km/h × 5 h = 400 km.

Erreurs fréquentes à éviter

  • ×Confondre augmentation et réduction : une augmentation de 20% multiplie par 1,20, une réduction de 20% multiplie par 0,80 (et non 0,20).
  • ×Oublier de convertir les unités dans les échelles : distance réelle doit être dans la même unité que la distance sur carte avant de calculer.
  • ×Utiliser le produit en croix sans vérifier la proportionnalité : s'applique seulement si les grandeurs sont proportionnelles.
  • ×Inverser numérateur et dénominateur dans le calcul d'échelle : échelle = distance sur carte / distance réelle, pas l'inverse.
  • ×Pour la vitesse, confondre les formules : v = d/t, d = v×t, t = d/v. Erreur fréquente : diviser la distance par la vitesse pour trouver le temps (c'est correct) mais multiplier pour trouver la distance (c'est v×t).
  • ×Oublier que le graphique d'une situation proportionnelle passe par l'origine : si la droite ne passe pas par (0,0), ce n'est pas proportionnel.
  • ×Calculer un pourcentage d'évolution sans tenir compte du signe : (VF - VI)/VI × 100 donne le pourcentage d'augmentation (positif) ou de réduction (négatif).
  • ×Convertir km/h en m/s en multipliant par 3,6 au lieu de diviser : 90 km/h = 25 m/s (90/3,6), pas 324 m/s.

Mini quiz brevet

7 questions
1Un tableau donne : 2 → 6, 5 → 15, 7 → 21. S'agit-il d'un tableau de proportionnalité ? Justifier.
Réponse : Oui, car le coefficient est constant : 6/2 = 3, 15/5 = 3, 21/7 = 3. Chaque valeur de la seconde ligne est le triple de la première.
2Calculer 25% de 160 €.
Réponse : 25% = 25/100 = 0,25. Donc 160 × 0,25 = 40 €.
3Un article coûte 80 €. Son prix augmente de 15%. Quel est le nouveau prix ?
Réponse : Augmentation de 15% : multiplier par 1,15. Nouveau prix = 80 × 1,15 = 92 €.
4Sur une carte à l'échelle 1/50 000, deux villes sont distantes de 6 cm. Quelle est la distance réelle en km ?
Réponse : Distance réelle = 6 cm × 50 000 = 300 000 cm = 3 000 m = 3 km.
5Un cycliste parcourt 30 km en 1h30. Calculer sa vitesse moyenne en km/h.
Réponse : 1h30 = 1,5 h. Vitesse = distance/temps = 30 / 1,5 = 20 km/h.
6Convertir 72 km/h en m/s.
Réponse : 72 km/h ÷ 3,6 = 20 m/s.
7Un prix passe de 50 € à 40 €. Quel est le pourcentage de réduction ?
Réponse : Réduction = 50 - 40 = 10 €. Pourcentage = (10/50) × 100 = 20%.

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Parcours conseillé

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