3e prépa-métiers | Mathématiques | Nombres et calculs
Dernière mise à jour : 21 octobre 2026
Avant de commencer, tu dois savoir…
Tes tables de multiplication (de 2 à 10).
Lire et placer un nombre décimal sur une droite graduée.
Ce que veulent dire « la moitié », « le tiers », « le quart ».
Objectifs du chapitre :
C1 – Repérer, comparer et ranger des nombres relatifs.
C2 – Additionner et soustraire des nombres relatifs.
C3 – Multiplier et diviser des nombres relatifs (règle des signes).
C4 – Simplifier et comparer des fractions.
C5 – Additionner et soustraire des fractions.
C6 – Multiplier et diviser des fractions ; calculer une fraction d'une quantité.
C7 – Résoudre un problème avec des nombres relatifs ou des fractions (priorités de calcul).
1. Situation d'entrée — Une journée à la montagne
Situation — Sortie au ski
La classe part une journée à la montagne.
À 8 h, le thermomètre affiche −4 °C. À midi, la température a monté de 7 degrés. Question 1 : quelle température fait-il à midi ?
Au chalet, une recette de chocolat chaud pour 8 personnes demande \(\dfrac{3}{4}\) de litre de lait. On veut en faire pour 4 personnes seulement. Question 2 : quelle quantité de lait faut-il ?
Pour répondre, il faut savoir calculer avec des nombres négatifs et avec des fractions. C'est le but de ce chapitre. Les réponses sont données dans les sections 3 et 8.
2. Les nombres relatifs (C1)
2.1 Positifs et négatifs
Définition
Un nombre négatif s'écrit avec le signe − devant. Il est plus petit que 0. Exemples : −3 ; −12 ; −0,5.
Un nombre positif est plus grand que 0. On peut écrire le signe + ou rien. Exemples : 5 (ou +5) ; 2,5 ; 100.
Les positifs et les négatifs forment les nombres relatifs. Le nombre 0 est à la fois positif et négatif.
Définition
Deux nombres sont opposés s'ils ont la même distance à 0 mais des signes différents.
Exemples : l'opposé de 5 est −5 ; l'opposé de −8 est 8.
Dans la vie de tous les jours :
Température : −6 °C, c'est 6 degrés en dessous de zéro.
Altitude : un plongeur à −15 m est 15 m sous la surface de la mer.
Compte en banque : un solde de −30 € veut dire qu'on doit 30 € à la banque.
2.2 La droite graduée
Définition
Sur une droite graduée, le 0 est au milieu. Les nombres négatifs sont à gauche de 0. Les nombres positifs sont à droite de 0.
Droite graduée : A est à −5, B est à −2, C est à 3.
2.3 Comparer et ranger
Règle
Sur la droite graduée, le plus grand nombre est le plus à droite.
On écrit \(<\) pour « est plus petit que » et \(>\) pour « est plus grand que ».
MéthodeComparer deux nombres relatifs
1
Regarder les signes. Un positif est toujours plus grand qu'un négatif.
2
Deux positifs : on compare comme d'habitude.
3
Deux négatifs : le plus grand est celui qui est le plus près de 0.
Exemple 1 : Comparer.
−3 et 2 : −3 est négatif, 2 est positif. Donc −3 < 2.
−7 et −3 : deux négatifs. −3 est plus près de 0. Donc −7 < −3.
Pense au thermomètre : il fait plus froid à −7 °C qu'à −3 °C.
Exemple 2 : Ranger dans l'ordre croissant (du plus petit au plus grand) : 2 ; −3 ; 5 ; −7 ; 0 ; −1.
1
Les négatifs d'abord, du plus loin de 0 au plus près : −7 ; −3 ; −1.
2
Puis 0.
3
Puis les positifs : 2 ; 5.
Réponse : −7 < −3 < −1 < 0 < 2 < 5.
Attention
7 est plus grand que 3, mais −7 est plus petit que −3. Chez les négatifs, « gros chiffre » veut dire « plus petit nombre ».
Application
Range ces températures dans l'ordre décroissant, c'est-à-dire de la plus chaude à la plus froide : −2,5 °C ; 1 °C ; −6 °C ; 3,5 °C ; 0 °C.
Positifs d'abord, du plus grand au plus petit : 3,5 puis 1. Puis 0. Puis les négatifs, du plus près de 0 au plus loin : −2,5 puis −6. 3,5 > 1 > 0 > −2,5 > −6
3. Additionner et soustraire des nombres relatifs (C2)
3.1 Additionner : la méthode « gains et pertes »
Astuce
Un nombre positif est un gain. Un nombre négatif est une perte.
Additionner, c'est faire le bilan : est-ce que je gagne ou est-ce que je perds au total ?
Exemple 1 : \((+5) + (-8)\)
Je gagne 5 €, puis je perds 8 €. Au total, je perds 3 €.
Donc \((+5) + (-8) = -3\).
Exemple 2 : \((-4) + (-6)\)
Je perds 4 €, puis je perds encore 6 €. Au total, je perds 10 €.
Donc \((-4) + (-6) = -10\).
MéthodeAdditionner deux nombres relatifs
1
Même signe : on additionne les nombres sans leur signe, et on garde le signe. Exemple : \((-4) + (-6) = -10\).
2
Signes différents : on fait la différence des nombres sans leur signe (le grand moins le petit). On prend le signe du nombre le plus loin de 0. Exemple : \((+5) + (-8)\) : \(8 - 5 = 3\) ; −8 est le plus loin de 0, donc le résultat est \(-3\).
Réponse à la question 1 de la situation : il fait −4 °C, puis la température monte de 7 degrés.
\(-4 + 7\) : signes différents. \(7 - 4 = 3\). Le 7 est le plus loin de 0 et il est positif.
Donc \(-4 + 7 = 3\). À midi, il fait 3 °C.
On part de −4 et on avance de 7 graduations vers la droite : on arrive à 3.
3.2 Soustraire
RègleSoustraire un nombre, c'est ajouter son opposé.
\(a - b = a + (\text{opposé de } b)\)
MéthodeCalculer une soustraction de relatifs
1
Remplacer « − » par « + ».
2
Remplacer le nombre qui suit par son opposé.
3
Calculer l'addition avec la méthode du 3.1.
Exemple 1 : \(3 - 7 = 3 + (-7) = -4\)
Exemple 2 : \((-2) - (-6) = (-2) + (+6) = 4\)
Enlever une perte, c'est comme gagner.
Exemple 3 (compte en banque) : Sami a 45 € sur son compte. Il achète des chaussures à 60 €.
\(45 - 60 = 45 + (-60) = -15\).
Son compte est à −15 € : il est à découvert de 15 €.
Attention
\(-2 - 5\) ne fait ni 3, ni −3. On perd 2, puis on perd encore 5 : \(-2 - 5 = -7\).
Application
Calcule : a) \((-6) + (-3)\) b) \(5 + (-9)\) c) \(-2 - 5\) d) \(4 - (-3)\)
a) \((-6) + (-3)\) : deux pertes, 6 + 3 = 9, signe − : −9
b) Signes différents : 9 − 5 = 4, le 9 est le plus loin de 0 et il est négatif : −4
c) \(-2 + (-5)\) : deux pertes : −7
d) \(4 + (+3) = \) 7
4. Multiplier et diviser des nombres relatifs (C3)
Règle des signes
Pour une multiplication ou une division de deux nombres :
même signe → résultat positif ;
signes différents → résultat négatif.
× ou :
positif
négatif
positif
+
−
négatif
−
+
MéthodeMultiplier ou diviser deux relatifs
1
Trouver le signe du résultat avec la règle des signes.
2
Calculer avec les nombres sans leur signe (tables de multiplication).
On fait la division et la multiplication, puis la soustraction.
Attention
On ne calcule pas de gauche à droite sans réfléchir !
\(5 + 3 \times (-2)\) ne fait pas \(8 \times (-2) = -16\). Le bon résultat est \(-1\).
Application
Calcule : a) \(7 - 2 \times 5\) b) \((7 - 2) \times 5\) c) \(-3 + 4 \times (-2)\)
a) \(7 - 10 = \) −3
b) \(5 \times 5 = \) 25
c) \(-3 + (-8) = \) −11
6. Les fractions : sens, simplification, comparaison (C4)
6.1 Que veut dire une fraction ?
Définition
La fraction \(\dfrac{3}{4}\) veut dire : on partage une unité en 4 parts égales et on en prend 3.
Le nombre du bas (4) s'appelle le dénominateur : en combien de parts on partage.
Le nombre du haut (3) s'appelle le numérateur : combien de parts on prend.
Une fraction est aussi une division : \(\dfrac{3}{4} = 3 : 4 = 0{,}75\).
La fraction 3/4 : 3 parts coloriées sur 4 parts égales.
6.2 Fractions égales et simplification
Règle
On obtient une fraction égale si on multiplie (ou si on divise) le numérateur et le dénominateur par le même nombre.
\[\dfrac{1}{2} = \dfrac{1 \times 2}{2 \times 2} = \dfrac{2}{4} \qquad \dfrac{1}{2} = \dfrac{1 \times 4}{2 \times 4} = \dfrac{4}{8}\]
1/2, 2/4 et 4/8 : la partie coloriée est la même. Ces trois fractions sont égales.
DéfinitionSimplifier une fraction, c'est l'écrire avec des nombres plus petits, sans changer sa valeur.
Une fraction est irréductible quand on ne peut plus la simplifier.
MéthodeSimplifier une fraction
1
Chercher un nombre qui divise le haut et le bas. Essayer 2, 3, 5, 10 (pense aux tables).
2
Diviser le numérateur et le dénominateur par ce nombre.
3
Recommencer tant que c'est possible. À la fin, la fraction est irréductible.
Exemple 1 : Simplifier \(\dfrac{12}{18}\).
12 et 18 sont dans la table de 2 : \(\dfrac{12}{18} = \dfrac{12 : 2}{18 : 2} = \dfrac{6}{9}\).
6 et 9 sont dans la table de 3 : \(\dfrac{6}{9} = \dfrac{6 : 3}{9 : 3} = \dfrac{2}{3}\).
2 et 3 n'ont plus de diviseur commun (à part 1). \(\dfrac{12}{18} = \dfrac{2}{3}\), fraction irréductible.
Exemple 2 : Simplifier \(\dfrac{15}{25}\).
15 et 25 sont dans la table de 5 : \(\dfrac{15}{25} = \dfrac{15 : 5}{25 : 5} = \dfrac{3}{5}\). C'est irréductible.
6.3 Comparer des fractions
MéthodeComparer deux fractions
1
Même dénominateur : la plus grande est celle qui a le plus grand numérateur. Exemple : \(\dfrac{3}{7} < \dfrac{5}{7}\) (3 parts, c'est moins que 5 parts de même taille).
2
Dénominateurs différents : on les écrit d'abord avec le même dénominateur, puis on compare les numérateurs.
Exemple : Comparer \(\dfrac{2}{3}\) et \(\dfrac{3}{4}\).
On cherche un nombre qui est dans la table de 3 et dans la table de 4 : 12.
Pour la même barre, 3/4 couvre un peu plus que 2/3.
Attention
Pour simplifier, on divise en haut et en bas. On n'enlève jamais le même nombre : \(\dfrac{3}{5}\) n'est pas égal à \(\dfrac{2}{4}\).
Un grand dénominateur ne veut pas dire une grande fraction : \(\dfrac{1}{8}\) est plus petit que \(\dfrac{1}{2}\) (les parts sont plus petites).
Application
a) Rends irréductibles : \(\dfrac{8}{20}\) ; \(\dfrac{18}{24}\) ; \(\dfrac{21}{35}\). b) Compare \(\dfrac{5}{8}\) et \(\dfrac{3}{4}\).
a) \(\dfrac{8}{20} = \dfrac{4}{10} = \) \(\dfrac{2}{5}\) (÷ 2 deux fois) ; \(\dfrac{18}{24} = \dfrac{9}{12} = \) \(\dfrac{3}{4}\) (÷ 2 puis ÷ 3) ; \(\dfrac{21}{35} = \) \(\dfrac{3}{5}\) (÷ 7).
b) \(\dfrac{3}{4} = \dfrac{6}{8}\). Comme 5 < 6 : \(\dfrac{5}{8} < \dfrac{3}{4}\).
7. Additionner et soustraire des fractions (C5)
7.1 Avec le même dénominateur
Règle
On additionne (ou on soustrait) les numérateurs. On garde le dénominateur.
\[\dfrac{1}{4} + \dfrac{2}{4} = \dfrac{1 + 2}{4} = \dfrac{3}{4} \qquad \dfrac{5}{7} - \dfrac{3}{7} = \dfrac{5 - 3}{7} = \dfrac{2}{7}\]
1 quart + 2 quarts = 3 quarts. Les parts ont la même taille : on compte les parts.
7.2 Avec des dénominateurs différents
MéthodeAdditionner ou soustraire deux fractions
1
Trouver un dénominateur commun : un nombre qui est dans la table des deux dénominateurs. Souvent, le plus grand dénominateur marche déjà (4 est dans la table de 2).
2
Transformer chaque fraction pour qu'elle ait ce dénominateur (multiplier en haut et en bas).
3
Additionner (ou soustraire) les numérateurs.
4
Simplifier le résultat si c'est possible.
Exemple 1 (recette) : Pour une pâte à crêpes, on verse \(\dfrac{1}{2}\) L de lait puis \(\dfrac{1}{4}\) L d'eau. Quel volume de liquide au total ?
4 est dans la table de 2 : \(\dfrac{1}{2} = \dfrac{1 \times 2}{2 \times 2} = \dfrac{2}{4}\).
\(\dfrac{2}{4} + \dfrac{1}{4} = \dfrac{3}{4}\). On a versé \(\dfrac{3}{4}\) L de liquide.
Exemple 2 : \(\dfrac{5}{6} - \dfrac{1}{3}\)
6 est dans la table de 3 : \(\dfrac{1}{3} = \dfrac{2}{6}\).
\(\dfrac{5}{6} - \dfrac{2}{6} = \dfrac{3}{6}\), puis on simplifie par 3 : \(\dfrac{1}{2}\).
Exemple 3 : \(\dfrac{2}{3} + \dfrac{1}{4}\)
3 n'est pas dans la table de 4. On prend 12 (table de 3 et table de 4).
\(\dfrac{2}{3} = \dfrac{8}{12}\) et \(\dfrac{1}{4} = \dfrac{3}{12}\). Donc \(\dfrac{8}{12} + \dfrac{3}{12} = \) \(\dfrac{11}{12}\).
Exemple 4 (avec un entier) : \(1 + \dfrac{2}{5}\)
Un entier, c'est aussi une fraction : \(1 = \dfrac{5}{5}\). Donc \(\dfrac{5}{5} + \dfrac{2}{5} = \) \(\dfrac{7}{5}\).
Attention
On n'additionne jamais les dénominateurs !
\(\dfrac{1}{2} + \dfrac{1}{4}\) ne fait pas \(\dfrac{2}{6}\). Le bon résultat est \(\dfrac{3}{4}\).
Application
Calcule et simplifie : a) \(\dfrac{3}{8} + \dfrac{1}{8}\) b) \(\dfrac{7}{10} - \dfrac{1}{5}\) c) \(\dfrac{1}{3} + \dfrac{1}{2}\)
a) \(\dfrac{4}{8} = \) \(\dfrac{1}{2}\)
b) \(\dfrac{1}{5} = \dfrac{2}{10}\), donc \(\dfrac{7}{10} - \dfrac{2}{10} = \dfrac{5}{10} = \) \(\dfrac{1}{2}\)
c) dénominateur commun 6 : \(\dfrac{2}{6} + \dfrac{3}{6} = \) \(\dfrac{5}{6}\)
8. Multiplier, diviser, prendre une fraction d'une quantité (C6)
8.1 Multiplier deux fractions
Règle
On multiplie les numérateurs entre eux, et les dénominateurs entre eux.
\[\dfrac{2}{3} \times \dfrac{4}{5} = \dfrac{2 \times 4}{3 \times 5} = \dfrac{8}{15}\]
Pas besoin de dénominateur commun !
Exemple 1 : \(\dfrac{3}{4} \times \dfrac{2}{9} = \dfrac{3 \times 2}{4 \times 9} = \dfrac{6}{36}\). On simplifie par 6 : \(\dfrac{1}{6}\).
Exemple 2 (un entier fois une fraction) : \(3 \times \dfrac{2}{7} = \dfrac{3 \times 2}{7} = \) \(\dfrac{6}{7}\). On multiplie seulement le numérateur.
Exemple 3 (avec un signe) : la règle des signes marche aussi.
\(\left(-\dfrac{2}{3}\right) \times \dfrac{3}{5} = -\dfrac{6}{15} = \) \(-\dfrac{2}{5}\) (signes différents → négatif ; on simplifie par 3).
Réponse à la question 2 de la situation : pour 4 personnes au lieu de 8, il faut la moitié du lait.
La moitié de \(\dfrac{3}{4}\) L : \(\dfrac{1}{2} \times \dfrac{3}{4} = \dfrac{3}{8}\). Il faut \(\dfrac{3}{8}\) L de lait, soit 0,375 L.
8.2 Prendre une fraction d'une quantité
MéthodeCalculer \(\dfrac{3}{4}\) de 20 €
1
On divise la quantité par le dénominateur : \(20 : 4 = 5\). Une part vaut 5 €.
2
On multiplie par le numérateur : \(5 \times 3 = 15\).
3
On fait une phrase : \(\dfrac{3}{4}\) de 20 €, c'est 15 €.
Une part vaut 20 : 4 = 5 €. Trois parts valent 3 × 5 = 15 €.
Exemple 1 (classe) : Dans une classe de 30 élèves, \(\dfrac{2}{5}\) font du football. Combien d'élèves ?
\(30 : 5 = 6\), puis \(6 \times 2 = 12\). 12 élèves font du football.
Exemple 2 (chantier) : Un carreleur doit poser 400 m² de carrelage. Il en a déjà posé \(\dfrac{3}{8}\). Quelle surface a-t-il posée ?
\(400 : 8 = 50\), puis \(50 \times 3 = 150\). Il a posé 150 m².
8.3 Diviser par une fraction
Définition
L'inverse d'une fraction, c'est la fraction « retournée ».
L'inverse de \(\dfrac{2}{5}\) est \(\dfrac{5}{2}\). L'inverse de 4 (c'est-à-dire \(\dfrac{4}{1}\)) est \(\dfrac{1}{4}\).
RègleDiviser par une fraction, c'est multiplier par son inverse.
\[\dfrac{3}{4} : \dfrac{2}{5} = \dfrac{3}{4} \times \dfrac{5}{2} = \dfrac{15}{8}\]
Exemple (bouteilles) : Avec 6 L de jus, combien de bouteilles de \(\dfrac{3}{4}\) L peut-on remplir ?
\(6 : \dfrac{3}{4} = 6 \times \dfrac{4}{3} = \dfrac{24}{3} = 8\). On peut remplir 8 bouteilles.
Pour multiplier, on ne cherche pas de dénominateur commun.
Pour diviser, on retourne seulement la deuxième fraction (celle par laquelle on divise).
Application
a) \(\dfrac{2}{5} \times \dfrac{3}{7}\) b) \(\dfrac{5}{6} \times \dfrac{3}{10}\) c) \(\dfrac{2}{3} : \dfrac{4}{9}\) d) Combien de minutes font les \(\dfrac{2}{3}\) de 45 min ?
a) \(\dfrac{2 \times 3}{5 \times 7} = \) \(\dfrac{6}{35}\)
b) \(\dfrac{15}{60}\), on simplifie par 15 : \(\dfrac{1}{4}\)
c) \(\dfrac{2}{3} \times \dfrac{9}{4} = \dfrac{18}{12}\), on simplifie par 6 : \(\dfrac{3}{2}\)
d) \(45 : 3 = 15\), puis \(15 \times 2 = \) 30 min
9. Résoudre un problème (C7)
MéthodeRésoudre un problème en 4 étapes
1
Lire l'énoncé deux fois. Souligner les nombres et la question.
2
Choisir les opérations : gain → +, perte → −, « fraction de » → ×.
3
Calculer en respectant les priorités.
4
Répondre par une phrase, avec l'unité.
Exemple 1 (argent) : Lina a 80 € sur son compte. Elle dépense \(\dfrac{1}{4}\) de cette somme pour un jeu vidéo, puis elle paie 3 places de concert à 25 € chacune. Combien reste-t-il sur son compte ?
1
Nombres : 80 €, \(\dfrac{1}{4}\) de 80 €, 3 places à 25 €.
2
Jeu : \(\dfrac{1}{4}\) de 80 = \(80 : 4 = 20\) €. Places : \(3 \times 25\).
Le compte de Lina est à −15 € : elle est à découvert de 15 €.
Exemple 2 (température) : Un matin d'hiver, il fait −6 °C. L'après-midi, il fait 9 °C. Quel est l'écart de température ?
Écart = température la plus haute − température la plus basse.
\(9 - (-6) = 9 + 6 = 15\). L'écart est de 15 °C.
Attention
Un résultat négatif n'est pas forcément une erreur : un compte peut être à −15 €, une température à −6 °C. Mais un nombre d'élèves ou une longueur ne peut pas être négatif : dans ce cas, vérifie ton calcul.
Application
Un maçon a 120 sacs de ciment. Il utilise \(\dfrac{3}{8}\) des sacs le lundi et \(\dfrac{1}{4}\) des sacs le mardi. Combien de sacs lui reste-t-il ?
Lundi : \(120 : 8 = 15\), \(15 \times 3 = 45\) sacs.
Mardi : \(120 : 4 = 30\) sacs.
Reste : \(120 - 45 - 30 = 45\). Il lui reste 45 sacs.
Autre méthode : \(\dfrac{3}{8} + \dfrac{1}{4} = \dfrac{3}{8} + \dfrac{2}{8} = \dfrac{5}{8}\) utilisés, donc il reste \(\dfrac{3}{8}\) de 120, soit 45 sacs.
10. L'essentiel à retenir
À retenir :
Comparer : sur la droite graduée, le plus grand est le plus à droite. \(-7 < -3\).
Additionner : positif = gain, négatif = perte. On fait le bilan.