Les puissances de 10 permettent d'exprimer des nombres très grands ou très petits de façon plus simple et plus compacte. Par exemple :

Le nombre de molécules dans une goutte d'eau est environ égal à 6 000 000 000 000 000 000 000 000

➡️

Au lieu d'écrire ce nombre en entier, on peut l'exprimer en utilisant les puissances de 10 : 6 x molécules

Cela rend l'écriture du nombre plus facile à lire et à écrire. De même, pour exprimer un nombre très petit comme la taille d'un atome, on peut utiliser les puissances de 10 :

? La taille d'un atome d'hydrogène est d'environ 0,000 000 000 1 mètre

➡️

Soit 1 x mètre en puissance de 10

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C'est parti

Écriture et signification d'une puissance de dix ✍️

Rédiger une puissance de dix

Un nombre correspondant à une puissance de dix s'écrit sous la forme 10a où "a" est un nombre entier relatif (c'est-à-dire un nombre entier qui peut être soit positif, soit négatif).

Ce nombre (10a) peut se lire de deux façons différentes :

"10 puissance a" ou "10 exposant a"

Quelques exemples de puissances de dix : ; ;

Signification d'une puissance de dix

Lorsque l'exposant (a) est positif, alors la puissance de dix 10a correspond au nombre 1 suivi d'un nombre de zéros correspondant au chiffre a. Quelques exemples :

  • correspond au nombre 1 suivi de 3 zéros donc
  • correspond au nombre 1 suivi de 5 zéros donc

Lorsque l'exposant (a) est négatif, alors la puissance de dix 10a correspond à un nombre décimal s'écrivant avec le chiffre 1 dont le rang après la virgule correspond à la valeur de a. Quelques exemples :

  • correspond au nombre 0,001 (le 1 est au 3ème rang après la virgule)
  • correspond au nombre 0,00001 (le 1 est au 5ème rang après la virgule)

Comment écrire un nombre en puissance de dix

Comment passer sa calculatrice en écriture scientifique ?
L'écriture sous la forme de puissance de dix permet de simplifier une écriture où l'on pourrait se retrouver face à parfois une dizaine de zéro !

La méthode pour les nombres "simples"

Cette écriture n'est possible que pour des nombres qui ne sont composés que d'un seul chiffre "1" accompagné d'un ou plusieurs "0".

Pour un nombre entier (plus grand que 1), on doit compter le nombre de zéros qui suivent le chiffre "1". Ce nombre de zéros est noté "b". On peut alors écrire le nombre sous la forme .

✅ Exemple : pour le nombre 10 000, on a quatre chiffres zéro, donc b = 4, et on peut écrire .

Si le nombre est un décimal inférieur à 1, on doit compter le rang du chiffre "1" après la virgule. On note ce nombre "b" et on écrit le nombre sous la forme .

✅ Exemple, pour le nombre 0,0001, le 1 est au quatrième rang après la virgule, donc b = 4, et on peut écrire .

beenhere
Méthode rapide

Pour un nombre > 1 (ex: 1000) : L'exposant est positif et égal au nombre de zéros après le 1. ().
Pour un nombre < 1 (ex: 0,01) : L'exposant est négatif et égal au rang du 1 après la virgule. ().

Valeur des premières puissances de dix : Tableau

Le puissance de 10 tableau ci-dessous reprend l'écriture des puissances de dix allant de 10 puissance -10 à 10 puissance 10 :

10 puissance 1010 puissance 910 puissance 810 puissance 710 puissance 610 puissance 510 puissance 410 puissance 310 puissance 210 puissance 110 puissance 010 puissance -110 puissance -210 puissance -310 puissance -410 puissance -510 puissance -610 puissance -710 puissance -810 puissance -910 puissance -10
1010 = 10 000 000 000109 = 1 000 000 000108 = 100 000 000107 = 10 000 000106 = 1 000 000105 = 100 000104 = 10 000103 = 1 000102 = 100101 = 10100 = 110-1 = 0,110-2 = 0,0110-3 = 0,00110-4 = 0,000110-5 = 0,0000110-6 = 0,00000110-7 = 0,000000110-8 = 0,0000000110-9 = 0,00000000110-10 = 0,0000000001

Remarques :

  • (par convention)
  • L'utilisation des puissances de dix devient clearly intéressante dès que les valeurs manipulées sont très grandes ou très petites.

Les préfixes : Tableau de conversion des puissances de dix

Les préfixes qui permettent de définir les multiples et sous-multiples d'une unité de base (comme le mètre, le gramme, etc.) sont tous associés à des puissances de dix. Ce tableau de conversion puissance de 10 est essentiel en sciences.

Le tableau ci-dessous reprend les préfixes les plus connus et les puissances de dix qui leur sont associées :

102110181015101210910610310210110-110-210-310-610-910-1210-1510-1810-21
Z (zetta)E (exa)P (peta)T (tera)G (giga)M (méga)k (kilo)h (hecto)da (déca)d (déci)c (centi)m (milli)µ (micro)n (nano)p (pico)f (femto)a (atto)z (zepto)

Des préfixes ont été ajoutées aux unités de base du Système International afin de pouvoir plus facilement manier de grands nombres. On parlera d'un kilo (). Pour le méga, puissance de 10 équivalente à , et le giga, puissance de 10 à , ils sont courants en informatique. À l'inverse, le micro, puissance de 10 valant , est fréquent en biologie.

Il existe

20 préfixes

aux unités de grandeur

Voici la liste des principaux préfixes, des plus petits aux plus grands :

Les sous-multiples (petits nombres)

  • Yocto (y) :
  • Zepto (z) :
  • Atto (a) :
  • Femto (f) :
  • Pico (p) :
  • Nano (n) : (nanomètre)
  • Micro (µ) : (micromètre, micro puissance de 10)
  • Milli (m) : (milligramme)
  • Centi (c) : (centimètre)
  • Déci (d) : (décilitre)

L'unité et les multiples (grands nombres)

  • Unité : (mètre, gramme, etc.)
  • Déca (da) :
  • Hecto (h) :
  • Kilo (k) : (kilogramme)
  • Méga (M) : (mégaoctet, mega puissance de 10)
  • Giga (G) : (gigawatt, giga puissance de 10)
  • Téra (T) : (téraoctet)
  • Péta (P) :
  • Exa (E) :
  • Zetta (Z) :
  • Yotta (Y) :

Règles et méthode de calcul de puissance de 10

Produits, quotients et exposants

Maîtriser le calcul de puissance de 10 est essentiel. Voici les règles fondamentales à connaître (où 'a' et 'b' sont des entiers relatifs) :

  • Produit (multiplication) : On additionne les exposants.

Exemple :

  • Quotient (division) : On soustrait les exposants.

Exemple :

  • Puissance d'une puissance : On multiplie les exposants.

Exemple :

  • Inverse : Un exposant négatif correspond à l'inverse.

Exemple 1 :

Exemple 2 :

Applications : écriture scientifique et ordre de grandeur

Écriture scientifique des valeurs

L'écriture scientifique (ou notation scientifique) est une technique utilisée pour représenter n'importe quel nombre décimal. L'écriture scientifique est de la forme .

  • est un nombre décimal tel que (il ne doit y avoir qu'un seul chiffre avant la virgule, et il ne doit pas être 0). C'est la mantisse.
  • (ou dans nos exemples précédents) est un entier relatif (positif ou négatif). C'est l'exposant.
beenhere
Astuce

Le nombre 0 ne peut pas être représenté avec la notation scientifique.

La notation scientifique peut aussi aider aux opérations car on peut facilement multiplier les mantisses entre elles et additionner les exposants (en utilisant les règles de calcul vues ci-dessus). Une autre notation peut aussi se retrouver, notamment dans les calculatrices scientifiques ou sur les ordinateurs. La lettre 'e' comme "exposant" remplace le . Par exemple .

beenhere
À savoir

L'un des grands intérêts des puissances de dix est de simplifier l'écriture de très grandes ou très petites valeurs. Elles apportent un gain de temps considérable et limitent le risque d'erreur.

Pourquoi est-il préférable d'utiliser la notation scientifique pour évoquer les distances dans l'univers ?
Pour évoquer certaines distances, telles que les distances dans l'univers, il est préférable d'adopter la notation scientifique

Estimation d'un ordre de grandeur

L'ordre de grandeur est une puissance de 10 qui sert à estimer un nombre, à donner une approximation simple. Il représente la puissance de 10 la plus proche du nombre exact. L'utilisation des ordres de grandeur facilite aussi les comparaisons entre différents éléments (planètes, atomes...) et permet de vérifier la cohérence d'un résultat de calcul.

L'ordre de grandeur de la distance Terre-Lune (384 000 km) est de .

L'ordre de grandeur d'une molécule d'eau (0,4 nm) est de .

Pour déterminer l'ordre de grandeur, on reprend l'écriture scientifique :

  • Si (strictement), alors l'ordre de grandeur de est
  • Si (supérieur ou égal), alors l'ordre de grandeur de est
beenhere
Comment trouver l'ordre de grandeur ?

Écrire le nombre en notation scientifique : .
Regarder la mantisse (le nombre ) :
Si , l'ordre de grandeur est la puissance de dix du nombre : .
Si , l'ordre de grandeur est la puissance de dix supérieure : .

☀️ Prenons l'exemple du rayon du soleil : 695 700 km

695 700 km = 6,957 *10km = 6,957*10m

L'ordre de grandeur pour le rayon du soleil sera 10m

Exercice d'application (puissance de 10)

1

Pour vous entraîner, voici un exercice puissance de 10 simple. Essayez de convertir les nombres suivants en notation scientifique, puis de donner leur ordre de grandeur.

3 450 000 000 (distance Terre-Soleil en km approx.)

Solution

Notation scientifique : . Ordre de grandeur : (car 3,45 < 5).

2

0,000 072 (taille d'un petit grain de pollen en m)

Solution

Notation scientifique : . Ordre de grandeur : (car 7,2 ≥ 5, donc on fait 10^{-5+1}).

3

695 700 (rayon du soleil en km, vu plus haut)

Solution

Notation scientifique : . Ordre de grandeur : (car 6,957 ≥ 5, donc on fait 10^{5+1}).

1

Simplifiez les expressions suivantes et donnez le résultat sous la forme d'une seule puissance de 10 :

Solution

(Règle du produit)

2

Solution

(Règle du quotient)

3

Solution

(Règle de la puissance)

4

Solution

1

Donnez l'écriture scientifique des nombres suivants :

8 450 000

Solution

8 450 000 =

2

0,000231

Solution

0,000231 =

3

45 (Astuce : où est la virgule ?)

Solution

45 = 45,0 =

4

La vitesse de la lumière : 299 792 458 m/s

Solution

299 792 458 = m/s

1

En vous aidant des préfixes, convertissez les valeurs suivantes dans l'unité de base (ex: Mètres, Octets, Grammes...).

Capacité d'une clé USB : 32 Giga-octets (Go) en octets. (Giga puissance de 10 = ?)

Solution

32 Go = 32 octets = octets

2

Taille d'une bactérie : 2 Micromètres (µm) en mètres. (Micro puissance de 10 = ?)

Solution

2 µm = 2 mètres

3

Puissance d'une centrale : 1,5 Mégawatts (MW) en watts. (Mega puissance de 10 = ?)

Solution

1,5 MW = 1,5 watts

4

Poids d'un médicament : 500 milligrammes (mg) en grammes.

Solution

500 mg = 500 g = 0,5 g = g

Quel est l'ordre de grandeur du rayon du soleil ?
Le rayon du soleil est égal à 695 700 km soit mètres. Son ordre de grandeur est donc .

Et vous, que connaissez-vous des puissances de 10 ?

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Joy

Freelancer et étudiante en Sciences de la Vie et de la Terre, je suis un peu une grande sœur qui épaule et aide les autres pour observer et comprendre le monde qui nous entoure et ses curieux secrets !