Chapitre 08 · Troisième

Cours

Notation Scientifique et Calculs

Puissances de 10, écriture scientifique et racines carrées

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La notation scientifique permet d'écrire des nombres très grands ou très petits de façon compacte et lisible. Elle est universellement utilisée en sciences (astronomie, biologie, chimie...). Maîtriser les puissances de 10 et les calculs avec des racines carrées est essentiel pour manipuler ces écritures avec aisance.

Mieux retenir

Comment utiliser ce cours efficacement

Commence par lire les définitions et les exemples, puis va refaire un ou deux exercices sans aide. Le but n’est pas seulement de comprendre le texte, mais de transformer ces idées en réflexes utilisables.

Ce qu’il faut viser

  • Maîtriser les méthodes essentielles de notation scientifique et calculs.
  • Rédiger une solution propre et exploiter la correction pour progresser.

Points de vigilance

  • Chercher à aller trop vite au lieu de poser clairement les étapes.
  • Lire la correction sans refaire l’exercice ensuite seul.

1Puissances et leurs propriétés

Pour tout réel a≠0a \neq 0 et tous entiers m,nm, n :

- an×am=an+ma^n \times a^m = a^{n+m} (même base : on additionne les exposants)
- anam=an−m\dfrac{a^n}{a^m} = a^{n-m} (même base : on soustrait les exposants)
- (an)m=an×m(a^n)^m = a^{n \times m} (puissance d'une puissance : on multiplie)
- (a×b)n=an×bn(a \times b)^n = a^n \times b^n (distributivité de la puissance)
- a0=1a^0 = 1, a−n=1ana^{-n} = \dfrac{1}{a^n}, a1=aa^1 = a

Ces règles s'appliquent aussi aux puissances de 1010 : 103×10−5=10−210^3 \times 10^{-5} = 10^{-2}.

Définition

Puissance d'un nombre

ana^n (lire «aa exposant nn») signifie que l'on multiplie aa par lui-même nn fois. a−n=1ana^{-n} = \frac{1}{a^n} : un exposant négatif indique l'inverse.

Définition

Puissance de 10

10n10^n déplace la virgule de nn rangs vers la droite si n>0n > 0, ou vers la gauche si n<0n < 0. Par exemple, 103=100010^3 = 1000 et 10−3=0,00110^{-3} = 0{,}001.
Exemple 1— Simplifier une expression avec des puissances
Simplifier 35×3−234\dfrac{3^5 \times 3^{-2}}{3^4}.

Solution

35×3−234=35+(−2)34=3334=33−4=3−1=13\frac{3^5 \times 3^{-2}}{3^4} = \frac{3^{5 + (-2)}}{3^4} = \frac{3^3}{3^4} = 3^{3-4} = 3^{-1} = \frac{1}{3}
  • Même base et multiplication : on additionne les exposants.
  • Même base et division : on soustrait les exposants.
  • Puissance négative : a−n=1ana^{-n} = \frac{1}{a^n}.

2Notation scientifique

Un nombre est écrit en notation scientifique lorsqu'il est de la forme :
a×10navec 1≤a<10 et n∈Za \times 10^n \quad \text{avec } 1 \leq a < 10 \text{ et } n \in \mathbb{Z}

Convertir en notation scientifique :
- Identifier la virgule et la déplacer pour obtenir un nombre entre 1 et 10.
- Le nombre de déplacements donne ∣n∣|n|, le sens donne le signe de nn.

Exemples :
- 45 800=4,58×10445\,800 = 4{,}58 \times 10^4
- 0,00307=3,07×10−30{,}00307 = 3{,}07 \times 10^{-3}

Calculs en notation scientifique :
Pour multiplier : multiplier les parties aa et additionner les exposants.
Pour additionner : mettre au même exposant d'abord.

Définition

Notation scientifique

La notation scientifique est une façon d'écrire un nombre comme a×10na \times 10^n avec 1≤a<101 \leq a < 10. Elle permet d'exprimer facilement de très grands nombres (comme la distance Terre-Soleil : 1,5×10111{,}5 \times 10^{11} m) ou de très petits (un atome : 10−1010^{-10} m).
Exemple 1— Convertir en notation scientifique
Écrire 0,0000450{,}000045 en notation scientifique.

Solution

On déplace la virgule de 5 rangs vers la droite pour obtenir 4,54{,}5 (qui est bien entre 11 et 1010).
0,000045=4,5×10−50{,}000045 = 4{,}5 \times 10^{-5}
Exemple 2— Multiplication en notation scientifique
Calculer (3,2×104)×(2,5×103)(3{,}2 \times 10^4) \times (2{,}5 \times 10^3).

Solution

On multiplie les parties aa et on additionne les exposants :
(3,2×2,5)×104+3=8×107(3{,}2 \times 2{,}5) \times 10^{4+3} = 8 \times 10^7
  • Notation scientifique : a×10na \times 10^n avec 1≤a<101 \leq a < 10.
  • Multiplication : (a×10p)(b×10q)=(ab)×10p+q(a \times 10^p)(b \times 10^q) = (ab) \times 10^{p+q}.
  • Addition : mettre les deux nombres au même exposant de 10 avant d'additionner.

3Racines carrées

La racine carrée de a≥0a \geq 0 est le nombre positif xx tel que x2=ax^2 = a. On note x=ax = \sqrt{a}.

Propriétés :
- a×b=a×b\sqrt{a \times b} = \sqrt{a} \times \sqrt{b} (pour a,b≥0a, b \geq 0)
- ab=ab\sqrt{\dfrac{a}{b}} = \dfrac{\sqrt{a}}{\sqrt{b}} (pour a≥0a \geq 0, b>0b > 0)
- (a)2=a(\sqrt{a})^2 = a
- a2=∣a∣\sqrt{a^2} = |a| (valeur absolue)

Simplification : on cherche à «sortir» les facteurs carrés parfaits du radical.
Exemple : 72=36×2=62\sqrt{72} = \sqrt{36 \times 2} = 6\sqrt{2}.
Exemple 1— Simplifier une racine carrée
Simplifier 180\sqrt{180}.

Solution

On factorise 180=4×9×5=36×5180 = 4 \times 9 \times 5 = 36 \times 5.
180=36×5=36×5=65\sqrt{180} = \sqrt{36 \times 5} = \sqrt{36} \times \sqrt{5} = 6\sqrt{5}
Exemple 2— Calculer avec des racines
Calculer 3×12\sqrt{3} \times \sqrt{12}.

Solution

3×12=3×12=36=6\sqrt{3} \times \sqrt{12} = \sqrt{3 \times 12} = \sqrt{36} = 6

⚠ Attention

a+b≠a+b\sqrt{a + b} \neq \sqrt{a} + \sqrt{b} ! Par exemple, 9+16=25=5≠3+4=7\sqrt{9+16} = \sqrt{25} = 5 \neq 3 + 4 = 7.
  • a×b=a×b\sqrt{a \times b} = \sqrt{a} \times \sqrt{b} : simplifier en cherchant des carrés parfaits.
  • a2=a\sqrt{a^2} = a pour a≥0a \geq 0.
  • La racine carrée d'un nombre négatif n'existe pas dans R\mathbb{R}.

★ À retenir

  • 1
    Puissances : am×an=am+na^m \times a^n = a^{m+n} ; aman=am−n\frac{a^m}{a^n} = a^{m-n} ; (am)n=amn(a^m)^n = a^{mn}.
  • 2
    Notation scientifique : a×10na \times 10^n avec 1≤a<101 \leq a < 10.
  • 3
    Racine carrée : ab=ab\sqrt{ab} = \sqrt{a}\sqrt{b} ; chercher les carrés parfaits pour simplifier.
  • 4
    a+b≠a+b\sqrt{a+b} \neq \sqrt{a} + \sqrt{b} : erreur classique à éviter.

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