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Calcul mental : méthode de maths pour résoudre une division entière

De Samuel, publié le 29/12/2017 Blog > Soutien scolaire > Maths > Qu’Est-ce qu’une Division Euclidienne ?

« Ce qui est affirmé sans preuve, peut être nié sans preuve. » Euclide, mathématicien Grec, vers 300 avant J-C

Monument intemporel de la science mathématique, Euclide est l’auteur de l’ouvrage Eléments de mathématiques, écrit vers 300 avant J-C, et probablement le recueil ayant eu le plus de succès.

Dès les débuts de l’imprimerie au milieu du 15ème siècle, il s’agissait de l’ouvrage le plus imprimé après la Bible.

Constitué de treize livres, les Eléments sont dédiés à la géométrie plane – triangles, droites parallèles (vérifiant le théorème de Pythagore), propriétés du cercle -, à l’arithmétique – dont notamment les nombres premiers, le plus grand commun diviseur (PGCD), et la méthode des soustractions successives répétées, que l’on résume de nos jours sous l’appellation de division euclidienne.

Euclide ayant vécu entre les 3ème et 2nd siècle avant J-C, à l’époque où la Grèce antique dominait le bassin Méditerranéen, il est incontestable que ses travaux d’érudition essaimèrent dans tout le monde connu d’alors, et qu’ils fussent repris par les civilisations qui lui succédèrent, notamment la Rome antique.

Euclide influença le monde des sciences de la Renaissance à nos jours, de Copernic à Kepler, de Galilée à Newton en passant par Spinoza et B. Russel.

Dans cet article, nous nous focalisons sur un pivot moteur de l’oeuvre d’Euclide ayant bâti sa renommée internationale : la division euclidienne, un concept aussi bien présent lors du cours de maths 3ème que du cours de maths 1ere S ou du cours de maths Terminale S.

La division euclidienne : définition et principes

La division euclidienne, ou division entière, est un thème incontournable des exercices de mathématiques du premier cycle, mais qui n’est cependant pas toujours maîtrisé à l’entrée en classe de sixième.

Trouver le diviseur et le reste sur un stock alimentaire à distribuer. J’ai une dizaine de fraises et trois enfants. Combien chacun va-t-il recevoir de fruits ?

Il s’agit de la célèbre opération qui à deux nombres entiers naturels – diviseur et dividende -, en associe deux autres : le quotient et le reste.

Elle est définie pour diviser un entier naturel non nul (≠ 0) par un autre, d’abord entier positif, puis tous les nombres entiers relatifs, c’est-à-dire aussi chaque nombre entier négatif.

L’algorithme euclidien est majoritairement employé en France dans les cours de mathématiques à l’école élémentaire : dès la classe de CE2, les élèves sont initiés à la division par des mises en situation : comment donner une part de gâteau à cinq personnes, comment distribuer 47 billes à 4 personnes, etc.

Ensuite, en CM1, on apprend aux élèves comment faire une division d’un entier naturel par un autre – la division euclidienne, donc – en posant l’opération sur papier.

Cette étape du cours de maths implique donc de maîtriser ou d’apprendre les tables de multiplication par cœur, mais aussi les règles de calcul de base : l’addition, soustraire, décomposer les nombres entiers (nombre pair et nombre impair), etc.

La technique de la division permet de trouver tous les diviseurs d’un nombre sans l’aide d’une calculatrice.

Modus operandi : pour cela, on cherche combien de fois peut-on rencontrer une grandeur donnée dans une valeur plus élevée.

Par exemple, comment calculer la division de 30 par 4, ou de 75 par 7. Quand on est un enfant de 6 ou 7 ans, trouver le résultat ne va pas de soi.

Quand on calcule des petits nombres naturels, ça va, mais quand on chercher à déterminer combien de fois le chiffre 4357 contient le nombre 28 en calcul mental, il faut avoir assimilé la technique de la division de base.

D’autant que plus tard, viendront les nombres relatifs – en incluant les entiers naturels négatifs -, et il on verra comment poser une division de nombres décimaux et le calcul fractionnaire.

Faire une division euclidienne consiste aussi à distribuer équitablement une quantité entre plusieurs entités q : comment donner 53 billes à 5 personnes ?

Par division parcellaire, on peut donner une bille chacun à cinq personnes. Chacun possède une bille, et il reste 47 billes. On recommence jusqu’à ne plus pouvoir donner 5 billes.

A la dernière distribution, on se rend compte que chacun possède dix billes et qu’il reste un stock de trois billes. Elles sont impartageables, à moins que deux personnes ne soient lésées : on dit que 3 est le reste.

Chacun des enfants possède donc dix billes : 10 est le quotient.

Ainsi, effectuer la division euclidienne de 53 par 5, c’est écrire que 30 = 5 × 10 + 3 après avoir vérifié que 3 < 5.

Découvrez aussi la définition de la fonction affine !

Comment résoudre une division euclidienne ?

La méthode par soustraction successive propre à l’algorithme d’Euclide parvient à simplifier une opération de prime abord complexe.

En outre, c’est la magie des mathématiques que de rendre accessible un protocole à priori irréalisable.

Réussir à trouver le quotien et le reste avec des grandeurs élevées : facile ! Je dois diviser un nombre entier à cinq chiffres par un autre à trois chiffres. Comment faire sans me servir de la calculatrice ? Suivre la méthode pas à pas…

Diviseur à un chiffre

Par exemple, prenons l’opération suivante : diviser 273 par 17. On cherche combien de fois le nombre 17 est compris entre 17 et 273.

Pour trouver le résultat, la démonstration est la suivante :

Étape n°1 : on commence par poser la division, avec le dividende 273 à gauche de la première colonne et le diviseur 17 à droite.

Étape n°2 : On voit que 2 est strictement inférieur à 17, il faut donc chercher combien de fois 17 est contenu dans 27 :

17 x 1 = 17, 17 x 2 = 34

On écrit 1 sous le diviseur – en lieu et place du quotient – et on fait la soustraction suivante : 27 – 17. Il reste 10.

Étape n°3 : on écrit 10 au reste.

Puis on abaisse ensuite le chiffre de l’unité du dividende, 3, en face du 10 : on obtient 103, que l’on divise par 17. On a donc 17 x 6102 : on retient 6 au quotient et on fait la soustraction 103 – 102.

Il reste 1.

Le résultat est donc 273/17 = 17 x 16 + 1, que l’on écrit : Le quotient entier de 273 par 17 est donc de 16, et son reste est 1.

Une division euclidienne est bonne si et seulement si le reste est plus petit que le diviseur, car dans le cas contraire, cela signifie que l’on peut encore faire une division.

Autre particularité : lorsque le reste de la division de par est nul, par exemple 20 divisé par 4, on dit que :

  • est divisible par b,
  • est un multiple de b,
  • est un diviseur de a.

Ici, on a 20/4 = 5, donc 20 est divisible par 4, mais on a aussi 20/5 = 4, donc 20 est également divisible par 5 et 5 est également un diviseur de 20.

Cette gymnastique mentale permet en fait d’élargir le champ des possibles, plutôt que de poser une multiplication et une division à chaque opération pour l’ensemble des nombres : ce sont les critères de divisibilité.

On peut en trouver pour n’importe quel nombre réel en arithmétique modulaire – qui provient de la division euclidienne, largement utilisée par le mathématicien du 17ème siècle Pierre de Fermat -, grâce à la relation de congruence sur les entiers.

Afin de déceler rapidement si un nombre est un diviseur d’un autre, quelques règles peuvent être appliquées, des principes abordés notamment lors du cours de maths seconde.

Un nombre entier est divisible par :

  • 2 si son chiffre des unités est pair, c’est-à-dire qu’il est égal à 0, 2, 4, 6, ou 8,
  • 4 si le nombre formé par ses deux derniers chiffres est divisible par 4,
  • 5 si son chiffre des unités est égal à 0 ou 5,
  • 3 si la somme des chiffres qui le composent est elle-même divisible par 3,
  • 9 si la somme des chiffres qui le composent est elle-même divisible par 9,
  • 10 si son chiffre des unités est égal à 0.

Découvrez ici notre définition de la géométrie !

Comment trouver le plus grand commun diviseur d’un nombre ?

Le plus grand commun diviseur (PGCD) de deux nombres entiers non nuls est un principe de base en arithmétique élémentaire, permettant de trouver le plus grand nombre qui les divise simultanément.

Connaître les divisions euclidiennes de nombres entiers, puis s'initier à l'analyse décimale. Et voilà ! Fortiche, grâce aux cours de soutien, j’ai réussi à trouver le quotient et le reste de ma division ! A vous : 32 636 divisé par 243, ça fait combien ?

Il s’agit de faire pour deux valeurs, la liste de tous les diviseurs de ces nombres : par exemple, quel est le PGCD de 20 et 36 ?

  • 20 : 1, 2, 4, 5, 10, 20,
  • 36 : 1, 2, 3, 4, 6, 9, 12, 18, 36.

Le PGCD de 20 et de 36 est donc de 4.

Autre exemple : les diviseurs communs de 36, 48 et 60 sont 1, 2, 3, 4, 6 et 12. Donc, on écrit : PGCD (36, 48, 60) = 12.

Deux autres méthodes peuvent s’employer, plus courtes : la méthode des soustractions successives et la division euclidienne (oui, encore elle !), pour calculer le PGCD de 116 et 78, par exemple :

  • Par soustractions successives : 116 – 78 = 38, 78 – 38 = 40, 40 – 38 = 2, 2-2 = 0. PGCD (116;78) = 2,
  • Par la méthode d’Euclide : 116 = 78 x 1 + 38, 78 = 38 x 2 + 2, 38 = 19 x 2 + 0. PGCD (116;78) = 2.

Le principe est le même pour les deux méthodes : l’on soustrait un nombre de l’autre autant de fois que l’on peut, et on regarde quel est le reste.

Découvrez aussi ce qu’est l’algèbre !

Apprendre la division euclidienne en vidéo

Si malgré tous les sites pour apprendre les mathématiques et les requêtes comme de cour de math, le cerveau renâcle toujours à comprendre comment trouver la solution – il est vrai que l’on ne fait pas boire un âne qui n’a pas soif -, il reste un outil idéal pour perfectionner son niveau : la vidéo Youtube.

Des professeurs expliquent avec pédagogie comment poser une division et la résoudre. Voici la méthode en image :

Cette première vidéo pose la méthode d’une division simple à un seul diviseur, et une avec un diviseur à deux chiffres.

Et une démo, encore plus pédagogique pour apprendre comment poser une division :

On récapitule : pour réussir sa division euclidienne, il faut connaître :

Ne pas oublier de vérifier le quotient obtenu et d’écrire en ligne le résultat (sous la forme « chiffre = diviseur x quotient + reste »).

Ne pas hésiter à relire cours et exercices si des blocages subsistent, et à manifester ses difficultés à l’un de nos professeurs particuliers !

Et voilà ! On est paré pour la prochaine rentrée scolaire !

Découvrez enfin ce qu’est une fonction décimale

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