Quand tu achètes 3 grecs et que tu veux savoir combien en coûteraient 5, quand tu adaptes une recette de pâte à pizza pour plus de monde, ou quand tu lis une carte pour estimer une distance réelle, tu utilises sans le savoir la proportionnalité. C’est l’un des outils les plus utiles des maths au quotidien : il sert à passer d’une quantité à une autre sans se tromper.
Ce que tu sauras faire
À la fin de ce chapitre, tu sauras :
- reconnaître si une situation est une situation de proportionnalité ;
- utiliser le coefficient de proportionnalité pour compléter un tableau ;
- passer par le retour à l’unité (calculer la valeur pour 1) ;
- résoudre des problèmes de prix au kilo, de vitesse constante et d’échelle simple.
À quoi ça sert vraiment ?
Tu fais déjà de la proportionnalité tout le temps :
- au kebab, si 1 grec coûte 6,50 €, tu sais que 3 grecs coûtent 3 fois plus ;
- quand tu télécharges un jeu et que ton smartphone affiche les Go restants ;
- quand tu adaptes une recette pour 6 personnes au lieu de 4 ;
- quand tu regardes une carte et que tu te demandes : « combien ça fait en vrai, ces 2 cm ? ».
Bref, dès qu’on multiplie une quantité par le même nombre pour obtenir l’autre, c’est de la proportionnalité.
Situation de proportionnalité
Deux grandeurs sont proportionnelles lorsqu’on passe toujours de l’une à l’autre en multipliant par un même nombre. Ce nombre s’appelle le coefficient de proportionnalité.
Par exemple, le prix à payer est proportionnel au nombre de croissants achetés : on multiplie toujours le nombre de croissants par le prix d’un croissant pour obtenir le prix total.
La propriété de linéarité
Dans une situation de proportionnalité :
- si on double une grandeur, l’autre double aussi ;
- si on prend 3 fois plus d’une grandeur, l’autre devient 3 fois plus grande ;
- on peut additionner les colonnes : ce que coûtent 2 objets plus ce que coûtent 3 objets, c’est ce que coûtent 5 objets.
C’est ce qu’on appelle la linéarité. Elle permet souvent de compléter un tableau sans aucun calcul compliqué.
Reconnaître la proportionnalité dans un tableau
On note le prix à payer selon le nombre de menus achetés au fast-food :
| Nombre de menus | 1 | 2 | 4 |
|---|
| Prix (en €) | 7 | 14 | 28 |
On vérifie : 1×7=7, puis 2×7=14, puis 4×7=28. On multiplie toujours par le même nombre 7 : c’est bien une situation de proportionnalité, de coefficient 7.
Trouver et utiliser le coefficient de proportionnalité
Pour compléter un tableau de proportionnalité :
- Repère une colonne complète (où tu connais les deux valeurs).
- Calcule le coefficient : c’est le nombre par lequel on multiplie la ligne du haut pour obtenir la ligne du bas.
- Multiplie chaque valeur du haut par ce coefficient pour remplir le bas (ou divise pour remonter du bas vers le haut).
Exemple : 3 places de cinéma coûtent 24 €. Le coefficient est 324=8 (c’est le prix d’une place). Donc 5 places coûtent 5×8=40 €.
Le retour à l'unité (passage par 1)
C’est la méthode la plus sûre quand on connaît la valeur pour plusieurs objets et qu’on en cherche une autre quantité.
- Calcule la valeur pour 1 seul objet (on divise).
- Multiplie cette valeur par le nombre d’objets cherché.
Exemple : 4 paires de chaussettes coûtent 10 €.
- Pour 1 paire : 410=2,50 €.
- Pour 7 paires : 7×2,50=17,50 €.
Le prix au kilo
500 g de bonbons coûtent 4 €. Quel est le prix de 1 kg, puis de 1,5 kg ?
On sait que 1 kg =1000 g, soit le double de 500 g. Par linéarité, 1 kg coûte donc 2×4=8 €. C’est le prix au kilo.
Pour 1,5 kg, on peut faire 8+4=12 € (un kilo plus un demi-kilo), ou bien 1,5×8=12 €. Les deux donnent 12 €.
La vitesse constante
Quand on roule (ou qu’on marche) à vitesse constante, la distance parcourue est proportionnelle à la durée du trajet.
Par exemple, un car qui roule à 60 km/h parcourt :
- 60 km en 1 heure ;
- 120 km en 2 heures ;
- 30 km en une demi-heure.
Le coefficient de proportionnalité est ici la vitesse, exprimée en km/h.
L'échelle d'une carte ou d'un plan
L’échelle indique combien de fois la réalité a été réduite sur le dessin. Une échelle de 1000001 signifie que :
1 cm sur la carte⟶100000 cm dans la reˊaliteˊ.
Pour trouver une distance réelle, on multiplie la longueur mesurée sur la carte par le grand nombre de l’échelle. Pense bien à convertir les centimètres en mètres ou en kilomètres à la fin :
100000 cm=1000 m=1 km.
Le réflexe « doubler, ajouter, partager »
Avant de te lancer dans un gros calcul, regarde si tu peux combiner des colonnes faciles :
- besoin de 6 ? prends le résultat de 4 et ajoute celui de 2 ;
- besoin de 1,5 kg ? prends 1 kg et ajoute la moitié ;
- besoin de 5 ? prends 4 et ajoute 1.
C’est souvent plus rapide et tu fais moins d’erreurs qu’avec une grosse multiplication.
Les pièges à éviter
- Ajouter une constante au lieu de multiplier. Si 3 objets coûtent 9 € et qu’on veut 4 objets, il est faux d’écrire « 9+1=10 ». En vrai, le coefficient est 39=3 (le prix d’un objet), donc 4 objets coûtent 4×3=12 €.
- Croire que toute situation est proportionnelle. L’âge d’une personne n’est pas proportionnel à sa taille : ce n’est pas parce qu’on a 2 fois plus d’années qu’on mesure 2 fois plus. Vérifie toujours qu’on multiplie bien par le même nombre.
- Oublier de convertir les unités. Avec une échelle, 200000 cm, ce n’est pas 200000 m. En vrai, 200000 cm =2000 m =2 km.