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Les puissances de 10 et la notation scientifique en 4eme

Les puissances de 10 et la notation scientifique permettent d'ecrire et de manipuler des nombres tres grands ou tres petits de maniere simple et rigoureuse. En 4eme, on apprend les regles de calcul. En physique-chimie, ces notions sont indispensables.

Les puissances : definition

a^n (lire "a expose n") signifie que l'on multiplie a par lui-meme n fois.

a^n = a × a × a × ... × a (n fois)

Exemples :

  • 2^3 = 2 × 2 × 2 = 8
  • 3^4 = 3 × 3 × 3 × 3 = 81
  • 5^1 = 5
  • 7^0 = 1 (tout nombre non nul a la puissance 0 vaut 1)

Puissances de 10

PuissanceValeurPrefixe
10^91 000 000 000giga (G)
10^61 000 000mega (M)
10^31 000kilo (k)
10^01
10^-30.001milli (m)
10^-60.000 001micro (µ)
10^-90.000 000 001nano (n)

Les puissances negatives

a^(-n) = 1 / a^n

Exemples :

  • 10^(-3) = 1 / 10^3 = 1/1000 = 0.001
  • 10^(-6) = 0.000 001
  • 2^(-2) = 1/2^2 = 1/4 = 0.25

Les proprietes des puissances

Produit de puissances de meme base

a^m × a^n = a^(m+n)

Exemples :

10^3 × 10^5 = 10^(3+5) = 10^8

10^4 × 10^(-2) = 10^(4-2) = 10^2 = 100

Quotient de puissances de meme base

a^m / a^n = a^(m-n)

Exemple :

10^7 / 10^3 = 10^(7-3) = 10^4

Puissance d'une puissance

(a^m)^n = a^(m×n)

Exemple :

(10^3)^4 = 10^(3×4) = 10^12

Puissance d'un produit

(a × b)^n = a^n × b^n

Exemple :

(2 × 10^3)^2 = 2^2 × (10^3)^2 = 4 × 10^6

La notation scientifique

Un nombre est en notation scientifique s'il s'ecrit a × 10^n ou :

  • 1 ≤ |a| < 10 (un seul chiffre non nul avant la virgule)
  • n est un entier relatif

Convertir en notation scientifique

Grand nombre : deplacement de la virgule vers la gauche.

5 300 000 = 5.3 × 10^6 (virgule deplee de 6 rangs vers la gauche)

Petit nombre : deplacement de la virgule vers la droite.

0.00042 = 4.2 × 10^(-4) (virgule deplee de 4 rangs vers la droite)

Operations en notation scientifique

Multiplication :

(3 × 10^5) × (2 × 10^3) = (3 × 2) × 10^(5+3) = 6 × 10^8

Division :

(8 × 10^7) / (4 × 10^3) = (8/4) × 10^(7-3) = 2 × 10^4

Addition/soustraction : mettre au meme exposant d'abord.

3 × 10^4 + 5 × 10^3 = 30 × 10^3 + 5 × 10^3 = 35 × 10^3 = 3.5 × 10^4

Exemples du monde reel

  • Masse de la Terre : 6 × 10^24 kg
  • Rayon d'un atome d'hydrogene : 5.3 × 10^(-11) m
  • Distance Terre-Soleil : 1.5 × 10^11 m
  • Nombre de globules rouges dans 1 mm³ de sang : 5 × 10^6

Exercices types

Exercice 1 : Ecris en notation scientifique : 0.00000835

0.00000835 = 8.35 × 10^(-6)

Exercice 2 : Calcule en notation scientifique : (4 × 10^8) × (2.5 × 10^(-3))

= (4 × 2.5) × 10^(8-3) = 10 × 10^5 = 10^6 (ou 1 × 10^6)

Exercice 3 : Simplifie : (10^5)^3 / 10^12

= 10^15 / 10^12 = 10^(15-12) = 10^3

Exercice 4 : La vitesse de la lumiere est 3 × 10^8 m/s. Combien de metres parcourt-elle en 1 heure ?

1 heure = 3600 s

d = 3 × 10^8 × 3600 = 3 × 3.6 × 10^3 × 10^8 = 10.8 × 10^11 = 1.08 × 10^12 m

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