Leçon

Proportionnalité

Reconnaître · Compléter · Graphiques · Vitesse · Échelles

I. Reconnaître une situation de proportionnalité
1) Cas d'un tableau
📘 Définition

Dire qu'un tableau de nombres à deux lignes est un tableau de proportionnalité signifie que l'on obtient les nombres d'une ligne en multipliant ceux de l'autre ligne par un même nombre non nul, que l'on appelle coefficient de proportionnalité.

✏️ Exemple — Marchand de roses
Un marchand de roses réalise le tarif suivant : 2 roses coûtent 1,5 € et 5 roses coûtent 3,75 €. Qu'en pensez-vous ?
Nombre de roses25
Prix (en €)1,53,75

On calcule les quotients Prix ÷ Nombre de roses pour chaque colonne :

\(1{,}5 \div 2 = 0{,}75\)
\(3{,}75 \div 5 = 0{,}75\)
Les quotients sont égaux, donc c'est une situation de proportionnalité. Le coefficient de proportionnalité est 0,75 (prix d'une rose, en €).
💡 Méthode — Comment vérifier ?

Pour vérifier qu'un tableau est un tableau de proportionnalité, on calcule les quotients de chaque colonne (valeur de la 2ᵉ ligne ÷ valeur de la 1ʳᵉ ligne). Si tous les quotients sont égaux, c'est un tableau de proportionnalité et ce quotient commun est le coefficient de proportionnalité.

2) La linéarité : règles de calculs dans un tableau de proportionnalité
📗 Méthode
  • On peut additionner ou soustraire des colonnes d'un tableau de proportionnalité pour en obtenir une nouvelle colonne.
  • On peut multiplier ou diviser une colonne d'un tableau de proportionnalité par un nombre non nul pour en obtenir une nouvelle colonne.
✏️ Exemple — Marchand de pommes
Compléter le tableau en utilisant les règles de calcul (la linéarité) :
Masse (en kg)123510
Prix (en €)1,22,4???

Prix pour 3 kg — colonne (3 kg) = colonne (1 kg) + colonne (2 kg) :

\(1{,}2 + 2{,}4 = 3{,}6\ €\)

Prix pour 5 kg — colonne (5 kg) = colonne (2 kg) + colonne (3 kg) :

\(2{,}4 + 3{,}6 = 6\ €\)

Prix pour 10 kg — colonne (10 kg) = colonne (5 kg) × 2 :

\(6 \times 2 = 12\ €\)
Masse (en kg)123510
Prix (en €)1,22,43,6612
II. Compléter un tableau de proportionnalité
📘 Définition

Dans un tableau de proportionnalité, si l'on connaît trois valeurs, alors on peut calculer la valeur manquante, appelée la quatrième proportionnelle.

📝 Méthode de rédaction — à écrire à chaque fois
  1. Nommer les deux grandeurs proportionnelles.
  2. Citer la méthode utilisée.
  3. Écrire les calculs.
  4. Conclure par une phrase réponse.
✏️ Exemple
2 stylos coûtent 5 €. Combien coûtent 3 stylos ? On peut utiliser l'une des quatre méthodes suivantes.
📐 Méthode 1 — Le passage à l'unité

On calcule d'abord le prix de 1 stylo, puis on multiplie par 3.

Étape 1 Les deux grandeurs proportionnelles sont le nombre de stylos et le prix.

Étape 2 J'utilise le passage à l'unité.

Étape 3 Les calculs :

\(5 \div 2 = 2{,}5\ \text{€ pour 1 stylo}\)
\(3 \times 2{,}5 = 7{,}5\ €\)
Étape 4 — Réponse :3 stylos coûtent 7,5 €.
📗 Méthode 2 — Le coefficient de proportionnalité

On calcule le coefficient de proportionnalité (prix ÷ nombre de stylos), puis on l'applique à 3.

Étape 1 Les deux grandeurs proportionnelles sont le nombre de stylos et le prix.

Étape 2 J'utilise le coefficient de proportionnalité.

Étape 3 Les calculs :

\(5 \div 2 = 2{,}5\ \text{(prix d'un stylo)}\)
\(3 \times 2{,}5 = 7{,}5\ €\)
Étape 4 — Réponse :3 stylos coûtent 7,5 €.
📙 Méthode 3 — La linéarité

On relie les colonnes connues par une opération simple (ici : 3 stylos = 2 stylos + 1 stylo).

Étape 1 Les deux grandeurs proportionnelles sont le nombre de stylos et le prix.

Étape 2 J'utilise la linéarité : 3 stylos = 2 stylos + 1 stylo.

Étape 3 Les calculs (prix de 1 stylo = moitié de 2 stylos) :

\(5 \div 2 = 2{,}5\ €\quad\text{puis}\quad 5 + 2{,}5 = 7{,}5\ €\)
Étape 4 — Réponse :3 stylos coûtent 7,5 €.
⭐ Méthode 4 — Le produit en croix (méthode la plus courante)

On multiplie les deux valeurs en diagonale, puis on divise par la troisième valeur connue.

Étape 1 Les deux grandeurs proportionnelles sont le nombre de stylos et le prix.

Étape 2 J'utilise le produit en croix.

Nombre de stylos23
Prix (en €)5?
On multiplie en diagonale (3 × 5) et on divise par la valeur restante (2).

Étape 3 Les calculs :

\(? = 3 \times 5 \div 2 = 7{,}5\ €\)
Étape 4 — Réponse :3 stylos coûtent 7,5 €.
⭐ C'est la méthode la plus utilisée car elle fonctionne dans tous les cas, même quand le coefficient de proportionnalité n'est pas un nombre simple.
III. Proportionnalité et graphiques
📗 Propriété

Dans un repère, une situation de proportionnalité est représentée par des points alignés avec l'origine, c'est-à-dire par une droite qui passe par l'origine du repère (le point (0 ; 0)).

Si les points ne sont pas alignés, ou si la droite ne passe pas par l'origine, alors ce n'est pas une situation de proportionnalité.

✏️ Exemple
Pour chacun des graphiques ci-dessous, indiquer s'il représente une situation de proportionnalité.
Graphique 1
Graphique 2
Graphique 3
Graphique 1 : c'est une droite qui passe par l'origine → situation de proportionnalité.
Graphique 2 : c'est une droite, mais elle ne passe pas par l'origine → non proportionnelle.
Graphique 3 : les points ne sont pas alignés (ce n'est pas une droite) → non proportionnelle.
IV. La vitesse
1) Trouver une distance ou une vitesse
📗 Propriété

À vitesse constante, la distance parcourue est proportionnelle à la durée du trajet.

💡 Méthode

On organise les valeurs dans un tableau distance / temps, puis on utilise le produit en croix. On pense à exprimer les durées dans la même unité.

✏️ Exemple
Une voiture roule à vitesse constante : elle parcourt 37 km en 25 min. Quelle distance parcourt-elle en 5 h ?

Étape 1 Les deux grandeurs proportionnelles sont la distance et le temps (vitesse constante).

Étape 2 J'utilise un tableau distance / temps et le produit en croix. On convertit : 5 h = 300 min.

Étape 3 Les calculs :

Distance (en km)37?
Temps (en min)25300
?=300×37÷25=444
Étape 4 — Réponse :La voiture parcourt 444 km en 5 h.
2) Convertir une unité de vitesse
🔁 Méthode

On fait un tableau distance / temps, on cherche la valeur pour la durée voulue (par exemple 1 h = 3600 s) par produit en croix, puis on convertit l'unité à la fin.

✏️ Exemple
Une voiture roule à 20 m/s. Exprimer sa vitesse en km/h.
Rappel1 h = 3600 s  ·  1 km = 1000 m

Étape 1 Les deux grandeurs proportionnelles sont la distance et le temps. 20 m/s signifie 20 m parcourus en 1 s.

Étape 2 J'utilise un tableau distance / temps et le produit en croix (on cherche la distance en 1 h = 3600 s).

Étape 3 Les calculs :

Distance (en m)20?
Temps (en s)13600
?=3600×20÷1=72000 m
On convertit : \(72000\ \text{m} = 72\ \text{km}\), parcourus en 1 h.
Étape 4 — Réponse :La voiture roule à 72 km/h.
V. Les échelles
📘 Définition

Une échelle indique le lien entre les longueurs sur un plan (ou une carte) et les longueurs réelles. C'est une situation de proportionnalité.

✏️ Exemple
Sur une carte, 3 cm représentent 12 km en réalité. Quelle distance réelle représentent 7 cm ?
Longueur sur la carte (en cm)37
Longueur réelle (en km)12?

Étape 1 Les deux grandeurs proportionnelles sont la longueur sur la carte et la longueur réelle.

Étape 2 J'utilise le produit en croix.

Étape 3 Les calculs :

?=7×12÷3=28
Étape 4 — Réponse :7 cm sur la carte représentent 28 km en réalité.
🏠 Menu