B3. Sens du nombre et des opérations
Contenus d’apprentissage
Nombres rationnels
B3.1
mettre en application sa compréhension des nombres entiers pour décrire des emplacements, des directions et des quantités, et des changements de l’un de ceux-ci, dans divers contextes.
- divers contextes :
- mouvement linéaire (changement dans la direction et l’emplacement);
- différence en température (changement dans la quantité);
- transactions monétaires (changement dans la quantité);
- gain ou perte de points (changement dans la quantité);
- direction d’une rotation (sens horaire ou sens antihoraire);
- niveau de la mer (changement dans la direction et l’emplacement) :
Les enseignantes et enseignants peuvent :
- mettre en évidence le concept selon lequel tout nombre, y compris un nombre entier, peut s’appliquer à de nombreux contextes différents, et que les contextes de nombres négatifs peuvent être considérés comme l’opposé des contextes de nombres positifs (p. ex., +5 peut représenter l’argent dont on dispose dans un compte bancaire, et −5 peut représenter l’argent dépensé ou retiré du compte);
- appuyer les élèves à intégrer des représentations visuelles et du matériel de manipulation pour illustrer l’emplacement, la direction, la quantité et les changements qui les affectent;
- mettre l’accent sur la signification du signe et de la taille d’un nombre entier pour décrire l’emplacement, la direction et la quantité dans des opérations avec des nombres entiers.
- Pourquoi avons-nous parfois besoin de nombres négatifs pour décrire des situations de la vie quotidienne? Que représente le signe moins dans toutes ces situations?
- Quel est le but de repères tels que le zéro? Ou un?
- Comment modéliseriez-vous –50?
- En quoi 50 et –50 sont-ils similaires? Et différents?
- Si la réponse est –7, quelle pourrait être la question?
- Comment pouvez-vous utiliser un nombre entier négatif pour décrire un objet qui se trouve à 30 mètres sous le niveau de la mer? Ou pour exprimer le fait qu’une entreprise est endettée de 10 000 $?
Demandez aux élèves de travailler en groupes pour décrire des scénarios dans lesquels les nombres entiers négatifs pourraient être utilisés.
Demandez aux élèves de décrire les changements dans la direction, l’emplacement et la distance pour un train qui part de trois kilomètres à l’ouest d’une gare pour arriver à cinq kilomètres à l’est de la gare.
Demandez aux élèves de représenter ce qui suit :
- payer 50 $ depuis votre compte bancaire qui en comptait 400;
- une baisse de température de 5 oC en partant de 25 oC;
- être payé 120 $ après avoir été redevable de 30 $.
Présentez aux élèves la mise en situation suivante :
À 5 h, la température était de -3 oC.
- À l’aide d’une droite numérique, demandez aux élèves de déterminer le changement de température entre 5 h et 14 h, étant donné qu’à 14 h la température était de 6 oC.
- Si la température augmente régulièrement de 2 oC toutes les heures, demandez aux élèves de déterminer la température à 10 h en utilisant du matériel concret.
Présentez aux élèves la mise en situation suivante :
Un compte de chèques dispose de 250 $ au début du mois. Des retraits hebdomadaires de 75 $ sont effectués pendant quatre semaines. Demandez aux élèves de trouver le solde du compte à la fin du mois.
B3.2
mettre en application sa compréhension des fractions unitaires et de leurs relations avec d’autres quantités fractionnaires, dans divers contextes, incluant l’utilisation de différents instruments de mesure.
- relations entre fractions unitaires et d’autres quantités fractionnaires :
- $$\frac{3}{4}=\frac{1}{2}+\frac{1}{4}=\frac{1}{4}+\frac{1}{4}+\frac{1}{4}=3\left(\frac{1}{4}\right)$$ = 3 un quart
- $$\frac{5}{3}=\frac{1}{3}+\frac{1}{3}+\frac{1}{3}+\frac{1}{3}+\frac{1}{3}=1+\frac{2}{3}=1 \frac{2}{3}=5\left(\frac{1}{3}\right)$$ = 5 un tiers
- outils :
- des bandes fractionnaires :
- droite numérique :
- modèle de surface rectangulaire :
- des outils de mesure :
- des rubans à mesurer
- des étriers
- des tasses et des cuillères à mesurer
- des pelletées
Les enseignantes et enseignants peuvent :
- fournir des occasions aux élèves de consolider leur apprentissage antérieur sur les fractions, dans une large gamme de contextes, y compris en établissant des liens avec les autres domaines d’étude;
- mettre en évidence les différentes relations notées par des fractions : relations partie-tout, relations partie-partie, la fraction comme quotient et la fraction comme opérateur;
- appuyer les élèves à développer leur pensée fractionnaire dans tous les domaines d’étude, comme utiliser leur compréhension des fractions pour exprimer les pentes de droites;
- souligner l’utilité des fractions unitaires en incorporant des questions pertinentes dans leur travail avec les élèves;
- appuyer les élèves à comparer des fractions unitaires et des taux unitaires.
- Que feriez-vous si vous n’aviez qu’un récipient à mesurer équivalent à $$\frac{1}{4}$$ de tasse à mesurer alors que vous suivez une recette qui demande $$\frac{3}{4}$$ d’une tasse de farine? Ou $$1\frac{1}{2}$$ tasses de farine?
- Comment mesuriez-vous $$\frac{1}{3}$$ de tasse sur un bâton de beurre équivalent à $$\frac{1}{2}$$ de tasse?
- Quelles stratégies utiliseriez-vous pour déterminer l’emplacement de sept quarts ($$\frac{7}{4}$$) en pouces sur un ruban à mesurer à graduations impériales?
- Comment savez-vous que deux fractions sont équivalentes?
- De combien de façons différentes pouvez-vous additionner des fractions pour arriver à $$\frac{11}{12}$$?
Demandez aux élèves de déterminer les quantités fractionnaires suivantes sur un ruban à mesurer :
- $$\frac{1}{8}$$ po
- $$\frac{3}{16}$$ po
- $$\frac{3}{4}$$ po
- $$\frac{5}{4}$$ po
- $$2\frac{1}{8}$$ po
- $$\frac{7}{2}$$ po
Demandez aux élèves de trouver des fractions qui peuvent être multipliées entre elles pour obtenir le résultat de $$\frac{3}{8}$$. Demandez aux élèves de trouver deux nombres qui peuvent être multipliés entre eux pour obtenir le résultat de $$\frac{3}{8}$$, l’un des nombres étant supérieur à 3.
Présentez aux élèves la mise en situation suivante :
Un bol contient une boule de crème glacée à la mangue et deux boules au thé vert. Demandez aux élèves de décrire les relations de partie-partie et partie-tout observées.
Demandez aux élèves de déterminer le temps qu’il leur faudrait pour courir cinq kilomètres si elles et ils pouvaient courir $$\frac{1}{3}$$ kilomètre en 2 minutes.
Demandez aux élèves de déterminer combien de tasses de sucre il leur faudrait pour réaliser une recette nécessitant 3 tasses de farine, si elles et ils doivent ajouter $$\frac{1}{4}$$ de tasse de sucre pour chaque $$\frac{1}{2}$$ tasse de farine.
B3.3
mettre en application sa compréhension des nombres entiers pour expliquer l’effet des signes positifs et négatifs sur la valeur des rapports, des taux, des fractions et des décimaux, dans divers contextes.
- divers contextes comportant des signes positifs et négatifs :
- des droites avec des pentes qui sont des nombres entiers, des fractions et des décimaux négatifs et positifs;
- une transaction monétaire qui comporte dépenser davantage que le solde d’un compte bancaire;
- des taux avec des signes négatifs (p. ex., une vitesse de 60 km/h signifie qu’un objet se déplace à cette vitesse dans la direction positive, telle que définie dans un système de coordonnées, alors qu’une vitesse de −60 km/h signifie qu’un objet se déplace à cette vitesse dans la direction opposée);
- plus-moins, un rapport utilisé pour mesurer l’impact d’un sportif dans un match, représenté par la différence entre le score total de son équipe par rapport à celui de l’équipe adverse, lorsque le joueur est en jeu;
- des comparaisons entre les valeurs sur une droite numérique à gauche et à droite de zéro :
Les enseignantes et enseignants peuvent :
- attirer l’attention des élèves sur la signification du signe négatif lorsqu’il accompagne divers nombres dans différents contextes;
- appuyer les élèves à reconnaître les différentes manières de représenter le même nombre rationnel négatif en explorant la division des nombres entiers (par exemple, $$\frac{−1}{2}=\frac{1}{−2}=−\frac{1}{2}$$);
- appuyer les élèves à représenter, comprendre, et effectuer des opérations avec des fractions, des nombres décimaux et des nombres entiers négatifs.
- Quelles situations de la vie quotidienne peuvent être décrites par des rapports, des taux, des fractions et des nombres décimaux négatifs?
- Que signifie une remise ou une augmentation de 25 %?
- De quelles autres façons pouvez-vous représenter le nombre –1 003?
- Comment pourriez-vous appliquer ce que vous savez sur les opérations avec des nombres entiers pour prédire les signes des équations suivantes?
- $$-\frac{1}{2} \times \frac{1}{4}$$
- $$-\frac{1}{2} \times\left(-\frac{1}{4}\right)$$
- $$-\frac{1}{2}+\frac{1}{4}$$
- $$-\frac{1}{2}-\frac{1}{4}$$
- Que représente le signe négatif lorsque l’on considère un objet qui tombe à –4,9 m/s2?
- Comment expliqueriez-vous la relation entre $$\frac{–3}{5}$$, $$\frac{3}{–5}$$ et $$–\frac{3}{5}$$?
- Où situeriez-vous –7,36 sur une droite numérique? Et $$–2\frac{7}{8}$$? Quelle stratégie avez-vous utilisée? En quoi votre processus était-il le même et en quoi était-il différent de la localisation de 7,36 et $$2\frac{7}{8}$$?
Présentez aux élèves la mise en situation suivante :
Un train approche la gare à une vitesse de 100 km/h et ralentit à une vitesse constante de –10 km/h.
Demandez aux élèves de déterminer la distance à laquelle le train doit commencer à ralentir.
Demandez aux élèves de créer un énoncé mathématique décrivant les changements de profondeur d’un sous-marin qui descend de 118,4 m, descend encore de 54,2 m et remonte de 68,3 m.
Demandez aux élèves de décrire des situations sportives dans lesquelles des rapports, des taux, des fractions et des nombres décimaux positifs peuvent être utilisés et de déterminer ce qui est comparé.
Demandez aux élèves de déterminer le taux de variation sur chaque segment de droite et de décrire la pente et la direction de chaque segment de droite.
Mises en application
B3.4
résoudre des problèmes comportant des opérations sur des fractions positives et négatives, et sur des nombres fractionnaires, ainsi que des problèmes comportant des formules, des mesures et des relations linéaires, à l’aide d’outils technologiques, le cas échéant.
- opérations sur des fractions positives et négatives, et sur des nombres fractionnaires :
- addition et soustraction avec :
- des dénominateurs communs
- des dénominateurs ayant un diviseur commun
- des dénominateurs différents
- multiplication :
- lorsque le numérateur d’une fraction est le dénominateur de l’autre
- avec n’importe quel dénominateur
- division :
- par une fraction unitaire ayant le même dénominateur
- par un dénominateur avec un diviseur commun
- par n’importe quel dénominateur
- puissances de fractions :
- avec nombres entiers comme exposants.
- addition et soustraction avec :
Les enseignantes et enseignants peuvent :
- souligner le fait que le même raisonnement qui est appliqué pour décider si la somme, la différence, le produit ou le quotient d’une paire de nombres entiers est positif ou négatif peut également être appliqué à tous les nombres rationnels;
- formuler des problèmes issus de divers contextes pour aider les élèves à développer leur sens des nombres;
- inciter les élèves à intégrer diverses représentations dans leur raisonnement sur les problèmes et les opérations;
- créer des occasions pour que les élèves utilisent les représentations mentales et le calcul mental afin de développer la fluidité procédurale;
- amener les élèves à comprendre le raisonnement derrière les procédures impliquant des opérations avec des fractions;
- appuyer les élèves à développer leurs habiletés en matière d’estimation et à reconnaître des nombres repères au moyen de tâches d’apprentissage collaboratives.
- Lors de la création d’une table de valeurs pour la relation linéaire $$y=-\frac{3}{4} x+\frac{1}{4}$$, quelles valeurs de x seraient considérées comme « les plus faciles » à utiliser? Comment le savez-vous?
- Quelles étapes suivriez-vous pour obtenir le résultat de la relation $$y=\left(-\frac{1}{4}\right) x+\frac{3}{2}$$ pour diverses valeurs, en utilisant la technologie?
- Quelles stratégies utiliseriez-vous pour trouver $$\frac{1}{2}$$ de -14 et $$\frac{3}{7}$$ de 49?
- Si vous mesurez 5 pi 3 po et que vous grandissez ou rétrécissez de $$\frac{1}{8}$$ d’un pouce chaque année, comment calculeriez-vous votre nouvelle taille?
- Quelles étapes suivriez-vous pour soustraire un nombre fractionnaire d’un autre nombre fractionnaire avec un dénominateur différent?
- Quelles valeurs rendraient cette affirmation vraie? ____ est égal à $$\frac{2}{7}$$ de _____.
Présentez aux élèves la mise en situation suivante :
Une recette nécessite $$2\frac{1}{2}$$ tasses de farine, $$1\frac{1}{4}$$ tasse de sucre cristallisé et $$\frac{2}{3}$$ tasse de beurre.
Demandez aux élèves de trouver la quantité totale d’ingrédients dans le bol à mélanger en utilisant des réglettes, des barres de fraction et d’autres outils. Demandez aux élèves de répéter la tâche en changeant les mesures en grammes et en millilitres.
Présentez aux élèves la mise en situation suivante :
Une pièce de théâtre scolaire requiert 5 costumes dont chacun nécessite $$1\frac{3}{4}$$ verge de tissu. Si l’école reçoit un don de huit verges de tissu, demandez aux élèves d’utiliser divers outils pour déterminer la quantité de tissu supplémentaire nécessaire.
Demandez aux élèves de trouver le périmètre et l’aire de la surface d’une feuille rectangulaire de contreplaqué d’une longueur de $$3\frac{3}{4}$$ pi et d’une largeur de $$1\frac{1}{2}$$ pi.
Demandez aux élèves de créer une table de valeurs pour la relation linéaire $$y=-\frac{3}{4} x+\frac{1}{4}$$, pour les valeurs de x = –2, –1, 0, 1, 2, 3, 4.
Une citerne pluviale ayant une capacité de 70 L perd $$\frac{3}{4}$$ L d’eau par minute.
Demandez aux élèves de créer une table de valeurs indiquant la quantité d’eau contenue dans la citerne entre le moment où elle est pleine et le moment où elle est vide.
B3.5
formuler et résoudre des problèmes mathématiques comportant des taux, des pourcentages et des proportions, dans divers contextes, y compris des contextes reliés à l’application dans la vie quotidienne des données, des mesures, de la géométrie, des relations linéaires et de la littératie financière.
- divers contextes :
- déterminer des longueurs manquantes dans des triangles semblables :
- explorer le nombre d’or dans la nature
- taux de débit :
- p. ex., déterminer à quel moment le niveau de l’eau d’une rivière tombera à 0,28 m de 1,08 m si le niveau baisse à un taux de 0,05 m par jour.
- probabilité :
- p. ex., calculer la probabilité de deux événements indépendants : obtenir 4 après avoir lancé un dé et obtenir pile ou face après avoir lancé une pièce de monnaie.
- mesure :
- p. ex., comparer la variation de l’aire de la surface et du volume d’une boîte si une dimension (p. ex., la hauteur) augmente ou diminue.
- faire des achats :
- p. ex., prix comportant des remises et des taxes de vente
- p. ex., comparaisons de coûts en calculant les taux unitaires
- comparer le rendement énergétique du carburant ou la consommation d’énergie :
- p. ex., véhicules différents, conditions de conduite différentes
Les enseignantes et enseignants peuvent :
- mettre en évidence le concept selon lequel les taux et les ratios, y compris les pourcentages, décrivent des comparaisons;
- mettre l’accent sur les liens à travers des domaines d’étude et des programmes-cadres, qui illustrent les applications dans la vie quotidienne des concepts numériques (p. ex., l’utilisation des proportions entre des quantités physiques en science, comme décrire la masse volumique en tant que rapport entre la masse et le volume d'un corps; l’utilisation des taux en analyse de données et des relations linéaires; l’utilisation des taux et des pourcentages en littératie financière);
- appuyer les élèves à choisir l’outil ou la stratégie appropriés au problème à résoudre, comme l’utilisation de papier quadrillé 10 × 10 et de tableaux de rapports.
- Comment faites-vous pour savoir si dans une situation donnée on doit utiliser des taux, des pourcentages ou des proportions?
- Décrivez deux types de situations différentes dans lesquelles la connaissance du taux unitaire serait bénéfique.
- Le rapport entre le périmètre d’un carré et sa diagonale est-il le même pour deux carrés quelconques? Comment le savez-vous?
- Étant donné un récipient cylindrique contenant $$\frac{1}{2}$$ L et ayant un rayon de 5 cm, déterminez la hauteur du récipient, puis trouvez la hauteur des récipients contenant le double du volume original et 25 % de plus que le volume original.
- Quelle est la pente la plus raide : 12 % ou $$\frac{8}{50}$$? Comment le savez-vous?
- Comment savoir comment se comparent ces deux expressions mathématiques, sans calculer la réponse : 75 % de 28 et 28 % de 75?
- Quelles valeurs rendraient cette affirmation vraie? 32 $ représentent ____% de _____.
- Quelles stratégies utiliseriez-vous pour déterminer quel est le meilleur achat?
Demandez aux élèves de comparer les pentes de deux droites différentes et de discuter des différences en utilisant des mots, des nombres et des équations.
Demandez aux élèves de déterminer quel est le meilleur achat en utilisant diverses stratégies.
Demandez aux élèves d’expliquer en quel moment elles et ils préfèrent avoir 20 % de rabais sur un article ou 20 $ de rabais sur un article.
Demandez aux élèves de comparer les changements en pourcentages de l’aire de la surface et du volume lorsque la hauteur de la boîte double.
Le prix d’un billet d’autobus est de 2,55 $ par trajet et de 27,50 $ pour un abonnement hebdomadaire pour élèves. Demandez aux élèves de déterminer quelle est la meilleure option de paiement pour :
- aller à l’école et en revenir pendant 5 jours;
- aller à l’école pendant 5 jours, aller travailler après l’école pendant 3 jours et rentrer en autobus pendant 5 jours.