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Mathématiques 5ᵉ

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Équations : x + b = c et ax = c

Reprendre les acquis de 6e (motifs évolutifs et règle directe, suites de nombres, égalités à trou, « je pense à un nombre » résolu par essais, par opérations inverses ou avec un schéma en barres) ; donner à la lettre le statut d’inconnue : équation, membres, solution et test d’un nombre ; résoudre x + b = c et x − b = c par l’opération inverse, avec des entiers, des décimaux ou des relatifs ; résoudre ax = c en divisant, y compris quand la solution est une fraction ; mettre un problème en équation et le résoudre.

À propos de cette page
Ce cours de maths de 5e sur les équations suit quatre parties : les rappels de 6e (motifs évolutifs et règle directe, égalités à trou, « je pense à un nombre » par essais, par opérations inverses ou avec un schéma en barres), puis le vocabulaire (équation, inconnue, membres, solution), le test d’un nombre et la résolution de x + b = c, ensuite celle de ax = c en divisant, jusqu’aux solutions en fraction comme 3x = 7. Il finit par la mise en équation d’un problème en cinq étapes.
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Rappels de 6e : motifs et nombre inconnu

Avant les équations, on reprend tout ce que la 6e a appris sur les nombres inconnus : prévoir une étape lointaine d’un motif, retrouver le nombre caché d’une égalité à trou ou un nombre pensé. Les méthodes de cette partie (opérations inverses, vérification) sont celles qui servent ensuite à résoudre les équations.

Ce qu’il faut savoirUn motif évolutif est une suite de figures numérotées (étape 1, étape 2…) qui grandit toujours de la même façon. J’écris les écarts entre deux étapes voisines : s’ils sont tous égaux, la règle directe est « écart × n + nombre fixe », où n est le numéro de l’étape ; je trouve le nombre fixe avec l’étape 1.
• Étape lointaine : je remplace n par son numéro dans la règle directe.
• Du nombre à l’étape : je défais la règle à l’envers ; si la division ne tombe pas juste, aucune étape ne convient.
Pour retrouver un nombre inconnu (égalité à trou, « je pense à un nombre ») :
• par essais : j’essaie une valeur, je compare au résultat voulu, puis j’ajuste ;
• par opérations inverses : + et − se défont l’un l’autre, × et ÷ aussi ; s’il y a plusieurs opérations, je pars du résultat et je défais la dernière en premier ;
• avec un schéma en barres, quand le problème parle de parts : « de plus » ajoute un morceau, « fois plus » répète la même part.
Je vérifie toujours en remettant le nombre trouvé dans l’énoncé.

Motifs et suites de nombres

Exemples : une frise de carreaux
Étape1234
Carreaux8131823

Les écarts valent 5 ; 5 ; 5 : on ajoute 5 carreaux à chaque étape.

À l’étape 1 : 5 × 1 = 5, et il y a 8 carreaux : le nombre fixe est 3. Règle directe : 5 × n + 3. Contrôle à l’étape 2 : 5 × 2 + 3 = 13 ✓

Étape 60 : 5 × 60 + 3 = 303 carreaux, sans dessiner les 59 premières étapes.

Quelle étape a 173 carreaux ? Je défais la règle à l’envers : 173 − 3 = 170, puis 170 ÷ 5 = 34. C’est l’étape 34. Vérification : 5 × 34 + 3 = 173 ✓

Et 100 carreaux ? 100 − 3 = 97, et 97 ÷ 5 ne tombe pas juste : aucune étape n’a 100 carreaux.

Dans une suite de nombres, on peut aussi retirer toujours le même nombre : 95 ; 88 ; 81 ; 74… (− 7), ou multiplier toujours par le même nombre : 5 ; 15 ; 45 ; 135… (× 3). Dans ce dernier cas, les écarts (10 ; 30 ; 90) ne sont pas égaux : je cherche par combien on multiplie.

Égalités à trou

Une égalité à trou cache un nombre : je le trouve avec l’opération inverse.

Exemples

27 + □ = 64 :  □ = 64 − 27 = 37

□ × 7 = 105 :  □ = 105 ÷ 7 = 15

□ ÷ 6 = 9 :  □ = 9 × 6 = 54

Quand la case est le nombre par lequel on divise : 84 ÷ □ = 7 donne □ = 84 ÷ 7 = 12. Vérification : 84 ÷ 12 = 7 ✓

Je pense à un nombre

Exemple : « Je pense à un nombre, je le multiplie par 6, je retire 5 et j’obtiens 43. »

Par essais : 7 × 6 − 5 = 37, trop petit ; 9 × 6 − 5 = 49, trop grand ; 8 × 6 − 5 = 43 ✓

Par opérations inverses : la dernière opération est « − 5 », je la défais en premier : 43 + 5 = 48 ; puis je défais « × 6 » : 48 ÷ 6 = 8.

Vérification : 8 × 6 = 48, puis 48 − 5 = 43 ✓ Le nombre pensé est 8.

Le schéma en barres

« De plus » : Inès et Yanis ont 50 € à eux deux ; Yanis a 14 € de plus qu’InèsInèsInèsYanisInès14total 50

Le total, c’est 2 parts d’Inès et 14 € : 50 − 14 = 36, puis 36 ÷ 2 = 18.

Inès a 18 € et Yanis 18 + 14 = 32 €. Vérification : 18 + 32 = 50 ✓

« Fois plus » : un ruban de 60 cm est coupé en deux morceaux, l’un 4 fois plus long que l’autre

Petit morceau = 1 part, grand morceau = 4 parts : 5 parts égales en tout. 60 ÷ 5 = 12.

Le petit morceau mesure 12 cm et le grand 4 × 12 = 48 cm. Vérification : 12 + 48 = 60 ✓

Réflexe — pour un motif, je calcule les écarts puis le nombre fixe, et je teste la règle sur l’étape 2 ; pour un nombre inconnu, je défais les opérations en partant de la dernière, puis je refais le calcul dans le bon sens pour vérifier.

Attention — pour « × 6 puis − 5 », commencer par 43 ÷ 6 est faux : la dernière opération se défait en premier. Dans un motif, la règle sans le nombre fixe (5 × n) donnerait 5 carreaux à l’étape 1 au lieu de 8. Et « 14 de plus » n’est pas « 14 fois plus ».

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Équation, solution : résoudre x + b = c

Dans la partie 1, le nombre caché d’une égalité à trou était une case. En 5e, on remplace la case par une lettre : x + 8 = 23. Cette égalité s’appelle une équation.

Ce qu’il faut savoirUne équation est une égalité qui contient une lettre désignant un nombre qu’on cherche : cette lettre est l’inconnue.
Ce qui est écrit à gauche du signe = est le membre de gauche ; ce qui est écrit à droite est le membre de droite.
Une solution est un nombre qui, mis à la place de l’inconnue, rend l’égalité vraie. Résoudre l’équation, c’est trouver sa solution.
Pour tester un nombre, je le mets à la place de x et je calcule chaque membre : s’ils sont égaux, ce nombre est solution.
Exemples : tester 15 et 31 dans x + 8 = 23

Pour x = 15 : membre de gauche 15 + 8 = 23 ; membre de droite 23. Les deux membres sont égaux : 15 est solution.

Pour x = 31 : membre de gauche 31 + 8 = 39 ; membre de droite 23. Ils sont différents (39 ≠ 23) : 31 n’est pas solution.

Résoudre x + b = c et x − b = c

Ce qu’il faut savoirPour trouver x, je défais l’opération faite sur x avec l’opération inverse :
• x + b = c donne x = c − b (retirer b défait « ajouter b ») ;
• x − b = c donne x = c + b (ajouter b défait « retirer b ») ;
• b + x = c se résout comme x + b = c : l’ordre des termes d’une somme ne change rien.
Je termine toujours par la vérification.
Opération faite sur x+ b− b
Opération inverse− b+ b
Exemples

x + 14 = 41  →  x = 41 − 14 = 27. Vérification : 27 + 14 = 41 ✓

x − 6 = 19  →  x = 19 + 6 = 25. Vérification : 25 − 6 = 19 ✓

9 + x = 30,5  →  x = 30,5 − 9 = 21,5. Vérification : 9 + 21,5 = 30,5 ✓

Avec un nombre relatif : x + 11 = 4  →  x = 4 − 11 = −7. Vérification : −7 + 11 = 4 ✓

Quand l’inconnue est retirée

Dans 50 − x = 32, on cherche ce qu’il faut retirer à 50 pour obtenir 32 : c’est l’écart entre 50 et 32, donc x = 50 − 32 = 18. Vérification : 50 − 18 = 32 ✓. Ici, on n’ajoute pas : on soustrait encore.

Réflexe — je repère l’opération faite sur x, j’applique l’opération inverse à l’autre membre, puis je remplace x par le nombre trouvé pour vérifier.

Attention — dans x + 8 = 23, ajouter 8 (23 + 8 = 31) ne convient pas : le test a montré que 31 n’est pas solution. On fait l’opération inverse de « + 8 », c’est-à-dire « − 8 » : x = 23 − 8 = 15.

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Résoudre ax = c

Dans une équation, on écrit 3x à la place de 3 × x : le nombre écrit devant la lettre la multiplie (c’est une convention du calcul littéral). Une équation comme 3x = 21 traduit l’opération à trou 3 × □ = 21.

Ce qu’il faut savoirPour résoudre ax = c (avec a différent de 0), je défais « multiplier par a » en divisant par a : x = c ÷ a.
C’est l’autre membre qu’on divise, par le nombre qui multiplie x. L’équation x × a = c se résout de la même façon.
Si la division ne tombe pas juste, la solution exacte s’écrit avec une fraction : c’est le quotient de c par a.
Opération faite sur x× a
Opération inverse÷ a
Exemples

7x = 56  →  x = 56 ÷ 7 = 8. Vérification : 7 × 8 = 56 ✓

x × 4 = 26  →  x = 26 ÷ 4 = 6,5. Vérification : 6,5 × 4 = 26 ✓

Le nombre devant x est décimal : 0,5x = 9  →  x = 9 ÷ 0,5 = 90 ÷ 5 = 18. Vérification : 0,5 × 18 = 9 ✓

2,5x = 15  →  x = 15 ÷ 2,5 = 150 ÷ 25 = 6. Vérification : 2,5 × 6 = 15 ✓

La division ne tombe pas juste : 3x = 7  →  x = 73, le nombre qui, multiplié par 3, donne 7. Vérification : 3 × 73 = 7 ✓

Dans le dernier exemple, 2,33 n’est qu’une valeur approchée de la solution : 3 × 2,33 donne 6,99 et non 7. La solution exacte est la fraction.

Réflexe — je repère le nombre qui multiplie x et je divise l’autre membre par ce nombre. Pour diviser par un décimal, je multiplie d’abord les deux nombres par 10 ou par 100.

Attention — dans 7x = 56, on ne retire pas 7 : 56 − 7 = 49 ne convient pas, car 7 × 49 dépasse largement 56. Et on divise l’autre membre par le nombre devant x, pas l’inverse : 5x = 2 donne x = 2 ÷ 5 = 0,4 (et non 5 ÷ 2 = 2,5).

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Mettre un problème en équation

Une équation sert à résoudre un problème : on appelle x (ou une autre lettre) le nombre cherché, on écrit l’égalité que dit l’énoncé, puis on la résout comme dans les parties 2 et 3. Un « je pense à un nombre » de la partie 1 se traduit de la même façon.

Ce qu’il faut savoir1. Je choisis l’inconnue et je l’écris : « Soit x le prix d’une place, en euros. »
2. Je traduis l’énoncé par une équation.
3. Je résous l’équation.
4. Je vérifie avec les données de l’énoncé.
5. Je réponds à la question par une phrase, avec l’unité.
L’énoncé dit…Équation
de plus, ajouter, recevoir, gagner, dans … ans, augmenté dex + b = c
de moins, retirer, dépenser, perdre, il y a … ans, diminué dex − b = c
identiques, chacun, le même nombre, le double, le triple, le périmètre d’un carréax = c
Exemples

« Dans 13 ans, Malik aura 27 ans. Quel âge a-t-il ? » Soit x l’âge de Malik : x + 13 = 27, d’où x = 27 − 13 = 14. Vérification : 14 + 13 = 27 ✓ Malik a 14 ans.

« 6 places de concert identiques coûtent 147 €. » Soit x le prix d’une place : 6x = 147, d’où x = 147 ÷ 6 = 24,5. Vérification : 6 × 24,5 = 147 ✓ Une place coûte 24,50 €.

« Zoé dépense 8,40 € ; il lui reste 11,60 €. Combien avait-elle ? » Soit x la somme de départ : x − 8,4 = 11,6, d’où x = 11,6 + 8,4 = 20. Vérification : 20 − 8,4 = 11,6 ✓ Zoé avait 20 €.

« Un carré a un périmètre de 34 cm. » Soit c la longueur du côté : 4c = 34, d’où c = 34 ÷ 4 = 8,5. Vérification : 4 × 8,5 = 34 ✓ Le côté mesure 8,5 cm.

Réflexe — avant de calculer, je relis l’énoncé en remplaçant le nombre cherché par x : si la phrase dit la même chose que mon équation, l’équation est juste.

Attention — je vérifie dans l’énoncé, pas seulement dans mon équation : une équation mal écrite a quand même une solution qui la vérifie. Et une solution impossible, comme 12,5 élèves ou un âge négatif, signale une erreur de mise en équation ou de calcul.

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Pour aller plus loin

Avant ce chapitre — les conventions d’écriture (3x = 3 × x), calculer la valeur d’une expression et tester une égalité entre deux expressions : voir Calcul littéral : produire et calculer une expression. Traduire un programme de calcul par une seule expression, avec les priorités et les parenthèses : voir Enchaînements d’opérations et priorités. Pour les équations avec des nombres relatifs, comme x + 11 = 4 : voir Relatifs : additionner et soustraire ; pour celles avec un décimal devant x, comme 0,5x = 9 : voir Opérations : diviser par un nombre décimal.

Un peu d’histoire — Al-Khwarizmi, savant de Bagdad mort vers 850, résolvait les problèmes en cherchant « la chose » inconnue. Dans son traité, l’« al-jabr » (la « restauration ») consiste à ajouter un même nombre aux deux membres pour faire disparaître une soustraction, comme quand on passe de x − 6 = 19 à x = 19 + 6 ; l’« al-hatt » ramène à 1 le nombre qui multiplie l’inconnue, comme quand on divise par 3 les deux membres de 3x = 21. Le mot « al-jabr », repris en Europe, est devenu notre mot « algèbre ».

À savoir — une équation à deux opérations, comme 3x + 5 = 26, se résout déjà par opérations inverses, comme un « je pense à un nombre » de la partie 1 : 26 − 5 = 21, puis 21 ÷ 3 = 7. La méthode qui agit sur les deux membres de l’équation se verra en 4e.

À retenir
  • Rappels de 6e : règle directe d’un motif « écart × n + nombre fixe » ; pour un nombre inconnu, je défais les opérations en commençant par la dernière ; schéma en barres pour les parts.
  • Une équation est une égalité qui contient une inconnue ; une solution est un nombre qui rend l’égalité vraie.
  • Tester un nombre : je le mets à la place de l’inconnue et je calcule chaque membre ; s’ils sont égaux, c’est une solution.
  • x + b = c donne x = c − b ; x − b = c donne x = c + b : j’applique l’opération inverse, puis je vérifie.
  • ax = c (a différent de 0) donne x = c ÷ a ; si la division ne tombe pas juste, la solution exacte est une fraction (3x = 7 donne x = 7/3).
  • Problème : je choisis l’inconnue, j’écris l’équation, je la résous, je vérifie dans l’énoncé et je réponds par une phrase avec l’unité.

Questions fréquentes

Comment retrouver un nombre pensé ou l’étape d’un motif ?

On défait les opérations dans l’ordre inverse, en commençant par la dernière. « Je pense à un nombre, je le multiplie par 6, je retire 5 et j’obtiens 43 » : 43 + 5 = 48, puis 48 ÷ 6 = 8. Pour un motif de règle directe 5 × n + 3, l’étape qui a 173 carreaux est l’étape 34, car 173 − 3 = 170 et 170 ÷ 5 = 34.

Qu’est-ce qu’une équation et comment tester un nombre ?

Une équation est une égalité qui contient une lettre, l’inconnue, qui désigne un nombre qu’on cherche, comme x + 8 = 23. Pour tester un nombre, on le met à la place de l’inconnue et on calcule chaque membre : 15 est solution, car 15 + 8 = 23 ; 31 ne l’est pas, car 31 + 8 donne 39, et non 23.

Comment résoudre x + b = c ?

On fait l’opération inverse de « ajouter b » : on retire b de c, donc x = c − b. Pour x + 14 = 41, x = 41 − 14 = 27. Pour x − 6 = 19, on fait l’inverse de « retirer 6 » : x = 19 + 6 = 25. On vérifie toujours en remplaçant x par le nombre trouvé.

Comment résoudre ax = c ?

On fait l’opération inverse de « multiplier par a » : on divise c par a, donc x = c ÷ a (a n’est pas nul). Pour 7x = 56, x = 56 ÷ 7 = 8. Si la division ne tombe pas juste, la solution exacte est une fraction : 3x = 7 donne x = 7/3.

Comment mettre un problème en équation ?

On choisit l’inconnue (« soit x le prix d’une place »), on écrit l’égalité que dit l’énoncé, on la résout, on vérifie avec les données de l’énoncé et on répond par une phrase. Par exemple, « dans 13 ans, Malik aura 27 ans » s’écrit x + 13 = 27, donc Malik a 14 ans.

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