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BRÈVES de MATHS – Page 4 Un millier de faits et chiffres sur les nombres et les
mathématiques Ces pages sont dédiées à tous ceux qui veulent aborder
les mathématiques en douceur et en s'amusant tout en découvrant les aspects
les plus fondamentaux de cette discipline. Un parcours à picorer avec
nombreux liens d'orientation vers les développements destinés à satisfaire
votre curiosité. En principe ces pages sont très abordables sans
connaissances particulières de maths. Elles sont proposées dans un ordre
quelconque favorisant la découverte de sujets multiples. |
Anglais: Facts and figures about numbers and mathematics
60. Nombre et ses chiffres |
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Nombre de Friedman On cherche des nombres qui
sont égaux à une opération effectuée sur leurs chiffres. On permet les quatre opérations et toutes les autres de l'arsenal
arithmétique, comme l'élévation au carré ou au cube. Chiffres dans l'ordre (exemples) 736 = 7 + 36 2 592 = 25 x 92 |
Nombre de Coster Même recherche mais en
utilisant les chiffres deux fois. On n'autorise que les quatre opérations et les parenthèses. Malgré ces
limitations, il est plus facile de trouver des nombres de Coster que des
nombres de Friedman. Un motif répétitif (nombres
terminés par 5) 25 = (2 + 2) x 5 + 5 35 = (3 + 3) x 5 + 5 Etc. |
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Pour en savoir plus |
>>>
Nombres de Friedman >>>
Nombres au carré |
>>>
Nombres de Coster >>>
Nombres au cube |
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61. Mesurer les triangles |
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Comment connaitre les
longueurs dans les triangles? Pas évident! Les Anciens avaient besoin de ces données pour développer
l'astronomie. Cas des longueurs des côtés Dans le triangle rectangle, le théorème de Pythagore permet le
calcul du troisième côté connaissant les deux autres. Pour traiter un triangle quelconque,
une hauteur le divise en deux triangles rectangles, ce qui nous ramène au cas
précédent. Cas général avec longueurs et angle
Toujours avec le triangle
rectangle, nous connaissons la longueur d'un côté et la valeur d'un angle.
Que faire pour calculer les autres grandeurs? Nous pouvons dessiner ce triangle sans difficulté et mesurer les
longueurs, mais impossible de les calculer simplement. Comment s'y prendre?
Utiliser des tables ou avoir recours à cette branche des mathématiques qui
s'appelle la trigonométrie. En grec, trigonométrie veut dire exactement: mesure des triangles
(trigonon, triangle et métron, mesure). |
Triangle de référence Le triangle (a, b, c) est plus grand que le
triangle (A, B, C). Ils sont tous deux rectangles et ont le même angle alpha.
L'un se déduit de l'autre par un zoom (homothétie). La trigonométrie En prenant le triangle de référence (C = 1), pour
tout angle alpha, la trigonométrie donne:
la valeur de A, appelée cosinus, et
la valeur de B, appelée sinus. Exemple avec Alpha = 30°: A = cosinus (30°) = 0,866… B = sinus (30°) = 0,5 C = 1 (la référence) En pratique Autrefois, on trouvait ces valeurs dans les
tables trigonométriques; aujourd'hui, elles sont disponibles sur les
calculettes. |
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Pour en savoir plus |
>>>
Angles >>>
Triangle rectangle >>>
Triangle quelconque >>> Antiquité et ses savants |
>>>
Trigonométrie >>>
Terrain de jeu de la trigo >>>
Homothétie >>>
Astronomie |
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62. Nombres 1, 3, 3, 1 – Pascal |
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Développement des carrés Observez les coefficients d'une ligne à l'autre:
chacun est la somme des deux du dessus Ex: 4 = 1 + 3 ou 6 = 3 + 3. Ces nombres sont ceux du triangle de Pascal Combinaisons Le tableau de nombres (à droite) dit "triangle de Pascal" est riche de propriétés.
Notamment, il donne la quantité de choix de p objets parmi n. Remarquez que La somme des nombres sur la ligne k est égale à 2k. En ligne 5: 1 + 5 + 10 + 10 +
5 + 1 = 32 = 25 Notez également cette propriété: 25 = 24
+ 23 + 22 + 21 + 20 + 1 = 16 + 8
+ 4 + 2 + 1 + 1 |
Triangle de Pascal Chaque nombre est la somme
des deux du dessus. Notez la symétrie sur chaque
ligne. Ce triangle était connu bien
avant Pascal par les Indiens et les Chinois de l'Antiquité. Curiosité numérique avec les
puissances de 11 11 = 11 112
= 121 113
= 1331 114
= 14641 |
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Pour en savoir plus |
>>>
Triangle de Pascal >>>
Développement du binôme >>>
Nombre 11 |
>>>
Triangle de Pascal et fractales >>>
Combinaisons >>>
Pascal (1632-1662) |
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63. Théorème de Fermat-Wiles:a3 + b3 = c3 n'existe pas |
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Triplets en puissance Il existe une
infinité de triplets de Pythagore impliquant le carré des nombres: 3² + 4² = 5² Par contre, aucun triplet avec le cube ou toute autre puissance
supérieure. On lit: quelles que
soient les valeurs de a, b, c et n supérieur à 2, il n'existe pas de nombre à
la puissance n qui soit somme de deux nombres à la puissance n. Curiosités numériques |
Histoire En 1637, Pierre de Fermat dit qu'il en a la preuve sans avoir la place
de la noter. Ce qui est peu probable. Depuis, il existe des démonstrations pour de
nombreuses valeurs particulières de la puissance n. Mais, nombreux sont ceux qui se sont attaqués à
la démonstration générale, en vain. Wiles a réussi (1993), mais avec un arsenal
d'outils mathématiques parmi les plus avancés d'aujourd'hui. Sa démonstration fait des incursions dans diverses
rubriques très pointues des mathématiques modernes. |
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64. Calcul mental du carré – Astuces |
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Premier truc simple Remplacer le calcul du carré par le produit des
deux nombres voisins. C'est l'application de cette formule: n² = (n – 1)(n +
1) + 1 |
7² = 6 x 8 + 1 = 48 + 1 = 49
9² = 8 x 10 + 1 = 80 + 1 = 81 11² = 10 x 12 + 1 = 120 + 1 =
121 52² = 51 x 53 + 1 = 2 703 + 1 =
2 704 |
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Astuce suivante – Exemple 96² = 100 x
92 + 4² = 9216 Procédé
ajouter 4 pour arriver à 100 et
les retrancher (92);
faire le produit des deux (9200) et
ajouter le carré de l'écart (4² = 16). Propriété (a + d)(a
– d) + d² = a² Autre exemple: |
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Pour en savoir plus |
>>>
Carré >>>
Calcul mental du carré >>>
Produit de nombres consécutifs |
>>> Calcul mental >>> Calcul de la racine carrée |
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65. Aristote (384-322 av. J-C.) |
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Buste
d'Aristote Platon
lève le doigt (ciel / idées) Aristote
montre le monde réel Détail du
tableau de Raphaël (1510) |
Philosophe grec,
Aristote laissa une œuvre considérable sur la philosophie, la logique, la
politique, l'histoire naturelle et la physique. Son système
montre toute la nature comme un immense effort de la matière pour s'élever jusqu'à
la pensée et à l'intelligence. Élève de Platon,
il nie l'existence de l'infini accessible mais accepte l'infini potentiel. II est le
fondateur de la logique formelle qui a eu une grande influence sur la
formation de la pensée en Europe occidentale et sur la philosophie
chrétienne. Précepteur
d'Alexandre le Grand. Une de ses
paroles: "l'ignorant affirme, le savant doute, le sage réfléchit". Lycée
et péripatéticiens En 335 av.
J.-C., Aristote fonde son école rivale
de l’Académie. Elle est proche du gymnase
dédié à Apollon Lycien (de la province de Lycie au sud-ouest de la Turquie).
Il lui donne le nom de lycée: le lycée
d'Athènes. Les occupants du
lycée (maîtres et disciples) avaient pour habitude de réfléchir en marchant
autour du péristyle du bâtiment. On les nommait les péripatéticiens. |
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grands savants de l'Antiquité – B17 |
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Logique formelle |
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66. Les trois filles |
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Énigme Je pose
la devinette suivante à mon voisin: J'ai trois filles dont :
Le produit de l'âge est 36, et
La somme de leur âge est le numéro de votre maison. Quel est l'âge de chacune? Mon voisin réfléchit et me pose une
question:
Est-ce que l'aînée est blonde ? Je réponds:
Oui, en effet, elle est blonde ! Alors, mon voisin me donne l'âge de chacune
de mes filles. |
Solution Cherchons toutes les possibilités de
décomposition de 36 en 3 facteurs, et calculons la somme, en même temps: Si mon voisin me pose une question
supplémentaire, c'est qu'il y a doute. Or le doute n'existe que pour la somme
13 qui est en double. La question posée est astucieuse car, en
répondant: l'aînée est blonde, on signifie qu'elle est unique. Or, seul le produit 9 x 2 x 2 donne une seule
fille la plus âgée. Réponse: mes filles ont 9, 2 et 2 ans. |
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Jeux et énigmes |
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67. Nombres 4 – QUATRE |
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Écriture Manuscrite
/ Imprimerie / Afficheur / Arabe Propriétés Nombre pair, même doublement car son quotient par
2 est encore divisible par 2. Plus petit nombre composé. Carré de 2 , car 2 x 2 = 2² = 4 Motif exceptionnel: 2 + 2 = 2 x 2 = 4 Son carré est la différence des carrés de ses
voisins: 4² = 5² – 3² Jeu des quatre 4 Imaginez une opération qui associe quatre 4 pour faire 1, 2, 3, …
5 = (4 x 4 + 4 ) / 4 |
Opération romaine (humour) Géométrie Une figure à quatre côtés est un quadrilatère
dont le plus connu est le carré. Une propriété
remarquable: pour n'importe quel quadrilatère, les segments qui joignent les
milieux des côtés forment un parallélogramme. Topologie Le problème du
coloriage d'une carte géographique avec quatre couleurs seulement à été
résolu par ordinateur en 1976. |
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68. Unités des puissances |
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Motifs des unités des puissances Nous
avons qu'un nombre terminé par 5 se terminera toujours par 5 lorsqu'il est
élevé à une puissance 52
= 25; 153 = 3 375; 254 = 390 625 Tableau Ce tableau montre l'unité des puissances de 2 à 8
pour tous les nombres se terminant par
l'unité de 1 à 9. En jaune, les seules possibilités pour chacun des
chiffres. Ensuite ces chiffres se répètent. Le tableau se prolonge à droite
sans fin pour toutes les puissances. La longueur de la séquence est appelée la
période. Longueur de la période (Lp) Lp = 1 pour les chiffres 0, 1, 5 et 6; Lp = 2 pour les chiffres 4 et 9; et Lp = 4 pour les chiffres 2, 3, 7 et 8. |
Unité des puissances 2 à 8 des
nombres 1 à 9 Exemples: l'unité de 135 = 3 l'unité de
536 = 9 l'unité de 123456789
= 6 Remarquez qu'un nombre
élevé à une puissance conserve sa parité. |
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Exemples Unité de 199 |
19 se termine
par 9 => unité = {1, 9} 9 est impair => unité = 9 En effet: 199 = 322 687 697
779 |
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Unité de 123456 |
123 se
termine par 3 => unité = {9, 7,1, 3} 456 mod 4
= 0 => unité = 1 En effet: 123456 = 992…561 = 9,9
10952 |
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On retrouve bien ces unités pour les puissances
de 2 avec la période: 2, 4, 8, 6 |
2, 4, 8,
16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048 … |
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Pour en savoir plus |
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Unités des nombres |
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Puissances des nombres >>>
Puissance de 2 |
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69. Tables de multiplication – de 1 à 5 |
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Encore utile? Connaitre les tables de multiplication reste
indispensable même à l'heure des calculettes: aussi bien dans la vie de tous
les jours que durant la scolarité ou
la vie professionnelle. Ne serait-ce que pour estimer ou vérifier un
ordre de grandeur. Table de 1, 2 et 4 La table du 1 n'est mentionnée que pour être
complet. Elle est triviale (synonyme de banale en maths). La table du 2 est simple: il suffit de doubler
les nombres en additionnant le nombre à lui-même: Pour le 4, il faut doubler une nouvelle fois: Table du 3 On double comme pour la table du 2 et on ajoute
le nombre: Table du 5 Après avoir ajouté un zéro, on divise par 2: Lecture de la table La table du 5, par exemple, se lit en horizontal:
5, 10, 15, 20, 25; puis en vertical: 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60. Carrés Il est utile de connaitre les carrés des nombres: Case blanches Elles correspondent à des valeurs connues
ailleurs, comme: 3 x 4 = 4 x 3 = 12. |
Table de multiplication de 1 à 5 Pourquoi 12? Dans beaucoup de pays, on n'hésite pas à
prolonger la table jusqu'à 12, car 11 est facile et 12 fut important dans les
pays anglo-saxons et leurs unités de mesure en 12. |
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Tables conventionnelles Cette manière habituelle de présenter les tables permet
de les réciter de façon scolaire. Écrire le tableau présenté ci-dessus est un moyen
d'apprivoiser tous ce nombres; de les rendre familiers. Le but final n'est-il pas de pouvoir donner le
résultat de la multiplication pour des nombres pris au hasard ? |
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70. Opérations mystérieuses |
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Énigme Si vous
pouvez résoudre ce problème de maths en une minute, votre QI est supérieur à 150 selon un utilisateur japonais
de Twitter. En fait, un élève de maternelle est capable de trouver Solution Le premier chiffre du résultat est la différence
des deux chiffres de l'opération: 6 – 4
= 2. Les autres à droite sont simplement la somme: 6 +
4 = 10. Ainsi, la réponse est: 7 + 6 = 113. Notez l'usage abusif du signe égal ! |
Vu sur le Net en septembre 2017 |
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71. Les 23 problèmes de Hilbert |
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David Hilbert (1862-1943) – Allemand
Un des plus grands mathématiciens du XXe
siècle. En 1895, il arrive à l'université de Göttingen
qu'il ne quittera pas. En 1900, au Second Congrès International des Mathématiciens
réunis à Paris, il propose 23 problèmes non résolus à la communauté des
mathématiciens. Citation L'art des mathématiques consiste à trouver le cas particulier qui
contient tous les germes de la généralité – David Hilbert |
En 2017, il y a :
11 problèmes résolus;
5 problèmes non résolus;
7 problèmes partiellement résolus ou indécidables ou de formulation
pas assez précise. Type de problèmes
Hypothèse du continu;
Consistance de l'arithmétique;
Découpe des polyèdres;
Axiomatisation de la phyique;
Conjecture de Riemann sur les nombres premiers;
Algorithme de résolution des équations diophantiennes;
Etc. |
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Hilbert – Biographie >>>
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72. Rien – Humour |
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Parler pour ne rien dire – Sketch de Raymond
Devos (1922-2006) – Transcription à partir d'un enregistrement. |
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Pour en savoir plus |
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Humour – Index >>>
Expression avec zéro, rien, nul … |
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Rien / Vide |
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73. L'énigme des 30 euros |
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Historique Il s'agit d'un problème très ancien qui déroutait nos anciens lors de
leurs soirées divertissantes. Problème Trois amis paient leur consommation 10 euros chacun. S'agissant de jeunes,
le patron leur fait une ristourne de 5 euros. C'est la serveuse qui en est
chargée. Fort embarrassée pour faire la division, elle rend 1 euro à chacun
et garde le reste. Jusque là rien de spécial. Sauf que la serveuse calcule: chaque
personne à payé 10 – 1 = 9 euros. Si j'ajoute les 2 euros que j'ai gardés, ça
fait un total de 29 euros. Elle se demande encore où est passé le dernier
euro pour faire 30. Évidemment, elle n'en parle pas au patron. |
L'énigme! Cette
petite histoire est bien plaisante, mais sauriez-vous aider la serveuse à
résoudre cette énigme qui la ronge. Où est passé cet euro manquant? |
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Solution L'embrouille vient d'un mauvais calcul, mélangeant l'argent reçu et
l'argent donné.
27 + 2 à
comparer à 30, c'est faux;
27 – 2 à comparer
à 25 c'est juste, c'est ce que touche le patron (30 euros moins la ristourne
de 5 euros). Les 27 euros déboursés par les trois amis servent à payer les
consommations (25 euros) et ce que la serveuse à conservé (2 euros). |
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Pour en savoir plus |
>>> Énigme des 30 euros |
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Énigmes – Index |
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74. Addition de nombres entiers |
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Principe L'addition consiste à rapprocher des collections d'objets et à compter les objets de la nouvelle
collection. On note: 3 + 2 = 5 Addition Additions amusantes 888 + 88 8
+ 8 + 8 = 1000 (avec huit 8). 1 + 2 + 3 – 4 + 5 + 6 + 78 + 9
= 100 (avec tous les chiffres et … une soustraction) |
Addition posée On ajoute les chiffres colonne après colonne en commençant par la
droite. Si la valeur comporte une dizaine, celle-ci est notée en haut de la
colonne suivante (la retenue). Addition en ligne 23 + 45 + 56 + 19 = 143 19 + 56 + 45 + 23 = 143 La somme ne change pas si on change l'ordre des opérations
(commutativité). Additions et parenthèses (23 + 45) + (56 + 19) = 143 Les parenthèses sont inutiles Somme des nombres de 1 à n 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10 = 55 Utilisation de la commutativité et des
parenthèses: (1 + 9) + (2 + 8) + (3 + 7) + (4 + 6) + 10 + 5 =
55 |
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des nombres de 1 à n |
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Opérations – Index |
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Faire 100 avec tous les chiffres |
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75. Rosace – Hexagone |
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Hexagone inscrit dans un cercle L'hexagone est découpé par six triangles tels que OAB. Or, deux de ses
côtés sont des rayons du cercle; ils ont la même mesure; le triangle est
isocèle. Un angle au sommet comme AOB se retrouve six fois pour 360°; chacun
vaut 60°. Le triangle est équilatéral et: OA = OB = AB Dans un hexagone régulier, la longueur du côté
est égale au rayon du cercle circonscrit. |
Construction de la rosace et de
l'hexagone régulier (selon la propriété énoncée à
gauche) Un cercle de centre O et un point quelconque A. Gardez la même ouverture du compas et tracez le cercle
de centre A. Il coupe le cercle d'origine en B. De ce point, recommencez
l'opération. Ainsi de suite, six fois. Cosinus 60° = ½ Dans le triangle OAB, BF est une médiatrice; Avec
OA = 1, OH = HA = ½
= cosinus de l'angle 60°. Bonne astuce pour dessiner un angle de 60°! |
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Hexagone >>>
Étoile à six branches >>>
Constructions – Index |
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Triangle équilatéral >>>
Médiatrice >>>
Cosinus |
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76. 123456789 – Divisibilité |
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Devinette Laquelle de ces affirmations est fausse? Trouvez la réponse sans
effectuer les divisions. Prolongez la recherche. |
Affirmations 12 est multiple de 2. 123 est multiple de 3. 1234 est multiple de 4. 12345 est multiple de 5. 123456 est multiple de 6. |
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Réponse: l'affirmation 3 est fausse |
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Pour en savoir plus |
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Critères de divisibilité >>>
Diviseurs et facteurs |
>>>
Nombre 123456789 |
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77. Triangles et polygones – n x 180° |
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Somme des angles du rectangle Dans le rectangle ABCD, chaque angle au sommet est un angle droit
(90°). La somme vaut 4 x 90 = 360°. Somme des angles dans le triangle
rectangle La diagonale coupe le rectangle en deux triangles rectangles égaux. La
somme des angles dans chaque triangle vaut 360 / 2 = 180°. La somme des deux angles non-droits du
triangle rectangle est égale 90°. |
Somme des angles dans le triangle
quelconque Une hauteur du triangle le partage en deux triangles rectangles. La
somme des angles vaut 2 x180°. Parmi les angles sont comptés les deux angles droits en H. La somme des angles du triangle ABC est égale à 360 – 180 = 180° La somme des angles d'un triangle
quelconque est égale à 180°. |
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Somme des angles d'un polygone à n
côtés Tout polygone convexe peut être partagé en n
– 2 triangles quelconques dont la somme des angles de chacun vaut
180°. Par exemple, le pentagone avec n = 5 est partagé en trois triangles et
la somme des angles vaut 3 x 180 = 540°. La somme des angles du polygone convexe
quelconque à n côtés est égale à (n – 2) x 180°. Quadrilatère: 2 x 180° Pentagone: 3 x 180° Hexagone: 4 x 180° |
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Triangle rectangle |
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Somme des angles des polygones |
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Rectangle >>> Polygone |
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78. L'Univers – 13,7 millards d'années |
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Forme L'univers est incroyablement grand. On se sait pas s'il est fini ou
infini. Si sa courbure est égale à 1, il est plat et infini; si elle est
légèrement supérieure, l'Univers est sphérique. Or les dernières mesures (WMAP) révèlent une
courbure entre 0,9937 et 1,0178. L'espace-temps est décrit par trois dimensions spatiales et une
dimension temps. Il est déformé par la présence de masses et d'énergie (relativité
générale). Origine et taille Il est âgé de 13,7 milliards d'années, date à laquelle s'est produite
une gigantesque explosion, le Big Bang.
Notre étoile, le Soleil, n'est apparue qu'il y a 4, 5 milliards d'années.
Quelques temps après l'explosion originelle, la lumière s'est rependue
dans toutes les directions à mesure que l'Univers grossissait. Les télescopes
spatiaux modernes (Planck) ont réussi à capter cette lumière (image) appelée fond diffus ou rayonnement
fossile. Aujourd'hui, nous ne pouvons observer l'Univers que partiellement;
uniquement les parties desquelles la lumière a pu nous parvenir. Soit une
distance maximale de 13,7 milliards d'années de lumière. Si nous en avions
les moyens, il serait possible de "voir" jusqu'à 93 milliards d'années
de lumière (Univers visible, mais non-observable). |
Évolution Non seulement l'Univers n'a pas fini de croître (expansion), mais il accélère! Phénomène mis en évidence en 1998. Composition 68,3% d'énergie noire
dont on ne sait pas grand-chose. 26,8% de matière
noire due à des particules exotiques? Si oui, elles sont encore
inconnues. 4,9% de matière visible ou ordinaire, seule bien connue.
Celle qui compose les étoiles et les planètes. Matière visible Les étoiles, comme notre Soleil, se regroupent en galaxies (photo). Il y aurait 2 000 milliards de galaxies dans
l'Univers observables (Hubble – 2016). Notre Galaxie (la Voie lactée) compte 400
milliards d'étoiles. Soit, en extrapolant: 2.1012 x 4.1011
= 8.1023 étoiles (un 8 suivi de
vingt-trois 0). Il y aurait plus d'étoiles dans l'Univers
observable que de grains de sable sur les plages de toute la Terre. |
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Pour en savoir plus |
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L'Univers >>>
Big Bang >>>
Galaxies >>>
Relativité générale |
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Étoiles et grains de sable >>>
Masse manquante >>>
Vitesse de la lumière |
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79. Magie: âge répété |
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Tour de magie (deux chiffres) Je vais répéter
quatre fois ton âge. Inscris ton âge
sur la calculette : 76 Multiplie par 13
837: 1 051 612 Multiplie encore
par 73: 76767676 Génial, non ? |
Explication : Je multiplie: 13
837 x 73 = 1 01 01 01 Je multiplie: 76 x 01 01 01 01 = 76 76 76 76 Facteurs de 1 010 101 |
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Autre possibilité (un chiffre) Je vais répéter
trois fois un nombre de 1 à 9. Inscris un chiffre
sur la calculette: 4 Multiple par
37: 148 Puis par 3: 444 |
Explication avec les facteurs de 111 Note: Je sais tout de
suite que 111 est divisible par 3, car la somme des chiffres (1 + 1 + 1 = 3)
est divisible par 3. |
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>>> Énigme des trois
filles |
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de maths – Page 3 |
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