Les méthodes de calcul
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Il existe deux façons de mener un calcul, et l'aisance consiste surtout à choisir vite entre les deux. Une méthode de tête remodèle les nombres en nombres plus commodes — c'est rapide, mais cela dépend de la bonne volonté des nombres. Une méthode posée ignore l'allure des nombres et les traverse à coût constant.
Les deux reposent sur la même idée : la numération de position. Retenue, emprunt, décomposition et doublement sont un même geste — grouper et dégrouper des dizaines — écrit dans des notations différentes. Cette page parcourt toute l'échelle, avec un exemple traité à chaque barreau et la raison qui le fait fonctionner.
Par où commence l'addition ?
L'addition commence avec des quantités assez petites pour être vues et comptées, et la première règle est de compter à partir du plus grand nombre. Additionner jusqu'à vingt commence là. Pour 3 + 9, commencez à 9 et comptez trois de plus : 10, 11, 12, donc 3 + 9 = 12. Compter à partir du plus grand nombre fonctionne parce que l'ordre ne change pas le total, et compter jusqu'à trois est plus sûr que compter jusqu'à neuf. Retrancher est la même idée à l'envers : pour 12 − 5, commencez à 12 et reculez de cinq pas jusqu'à 7. Quand une somme dépasse dix, comme 8 + 5, séparez le plus petit nombre pour que sa première partie complète dix : 8 + 2 = 10, puis 3 de plus font 13. Ces sommes restent sous vingt, donc un élève peut vérifier chacune avec des jetons. Une soustraction vérifie aussi une addition, puisque 13 − 5 = 8 ramène au point de départ.
La multiplication et la division commencent de la même façon, comme des arrangements plutôt que comme des faits. Des groupes égaux établit que multiplier, c'est compter des groupes de même taille, Lignes et colonnes dispose ces groupes en rectangle, si bien que 3 × 4 et 4 × 3 sont visiblement le même rectangle tourné sur le côté, et Partager équitablement introduit la division comme la question à laquelle le rectangle répond à l'envers. Le guide des tables de multiplication explique comment rendre ce rappel automatique — tout ce qui suit le suppose.
Que sont les compléments à dix, et à quoi servent-ils ?
Un complément à dix est une paire de nombres entiers dont la somme fait dix : 1 et 9, 2 et 8, 3 et 7, 4 et 6, 5 et 5, et 0 et 10. Il n'y en a que six, et un enfant qui les connaît par cœur peut franchir la dizaine en deux petits pas au lieu de compter un par un. Pour 7 + 6, il manque 3 à 7 pour faire dix, alors sépare le 6 en 3 et 3. Ensuite 7 + 3 = 10, et 10 + 3 = 13. Les compléments à dix enseigne les paires avec un cadre de dix, une rangée de dix cases. Mets 7 jetons dans le cadre et trois cases restent vides, donc 7 + 3 = 10. Les cases vides sont le complément, et on les voit sans compter les pleines.
10 − 4 = 6, c’est ce qu’il manque à 4 pour atteindre dix
Trouve ce qu’il manque à 7 pour atteindre dix.
Retrancher en passant par dix fonctionne de la même façon, mais à l'envers. Pour 16 − 9, retire d'abord 6 pour atterrir sur 10, puis les 3 restants pour arriver à 7, donc 16 − 9 = 7. Un nombre manquant fonctionne de la même façon : dans 3 + ? = 10, la réponse est le complément de 3, qui est 7. Chaque réponse se vérifie avec le fait dont elle vient, car 7 + 6 = 13 donne aussi 13 − 6 = 7 et 13 − 7 = 6. Les trois faits appartiennent à une même famille.
« Combien de plus ? » est aussi une soustraction, même si ça n'y ressemble pas. Avec 12 billes dans une rangée et 8 dans une autre, associe les billes une à une entre les deux rangées. Quatre billes de la rangée la plus longue restent sans partenaire, donc il y en a 4 de plus dans cette rangée, et 12 − 8 = 4 dit la même chose. Plus et moins commence par cet appariement, parce qu'il montre quelle rangée est la plus longue sans compter ni l'une ni l'autre. Pour de plus grands nombres, compte plutôt à partir du plus petit : de 8 à 10 il y a 2, et de 10 à 12 il y a 2 de plus, donc la différence est 4.
À toi
4 + ? = 10
5 + ? = 10
6 + ? = 10
Comment additionner de tête ?
Pour additionner de tête, changez la somme en une somme plus facile qui a la même réponse, puis résolvez la facile. Le changement le plus courant est de séparer chaque nombre en dizaines et en unités. Pour 58 + 26, additionnez les dizaines, 50 + 20 = 70, puis les unités, 8 + 6 = 14, et rassemblez les deux parties : 70 + 14 = 84. Cela fonctionne parce que regrouper autrement les parties d'une somme ne change jamais son total. Quand un nombre se trouve juste en dessous d'un multiple de dix, l'arrondir est plus rapide que le séparer. Pour 58 + 29, ajoutez 30 à la place puis reprenez le 1 en trop : 58 + 30 − 1 = 87. Les cinq gestes ci-dessous sont tous des versions de cette même idée. Une estimation rapide repère une erreur : 58 + 29 est proche de 60 + 30 = 90, donc 87 est une réponse raisonnable, et 77 ou 97 ne le sont pas.
fais glisser les deux de +0 : 83 − 47 = 36, le même écart, car ajouter d aux deux extrémités d’une soustraction s’annule, (83 + d) − (47 + d) = 36
Fais glisser les deux extrémités jusqu’à ce que le nombre soustrait soit un multiple de 10
une valeur ≥ le milieu s’arrondit vers le haut et une < lui s’arrondit vers le bas, car le milieu est à égale distance des deux
Trouve le plus petit nombre qui s’arrondit au-dessus
Réordonner. Additionner dans n'importe quel ordre est le permis de tout le reste : 7 + 24 + 3 devient 7 + 3 + 24 = 34, parce que l'addition se moque de l'ordre dans lequel on la lui donne.
Décomposer. Additionner en décomposant casse un nombre le long de ses positions — , puis 6 + 7 = 13, donc 83. C'est l'addition posée dite à voix haute, de gauche à droite.
Passer par dix. Le passage de la dizaine utilise dix comme pierre de gué : , puis 3 de plus = 13. C'est le geste le plus utile de tout le début de l'arithmétique, parce que dix est l'endroit où la notation change de vitesse.
Doubler. Doubles et presque-doubles transforme 7 + 8 en 7 + 7 + 1 = 15. Les doubles reviennent en mémoire plus vite que tout autre fait d'addition, alors tout ce qui est à un pas d'un double est presque gratuit.
Arrondir puis ajuster. Arrondir et ajuster est le geste que les adultes emploient le plus : , puis on rend les .
À toi
45 + 8
76 + 6
Soustraire sans retrancher
La soustraction a ses deux gestes à elle, et aucun des deux n'est « enlever ». Soustraire en comptant en avant lit 82 − 67 comme l'écart de 67 à 82 : trois pour atteindre 70, puis douze de plus, donc 15. C'est ainsi que les commerçants rendaient la monnaie avant que les caisses ne le fassent.
Le même écart est le plus puissant des deux. Faites glisser les deux nombres du même pas et l'écart entre eux n'est pas touché : 82 − 67 = 85 − 70 = 15. Choisissez le glissement qui rend le second nombre rond, et la soustraction cesse d'être un travail.
À toi
72 - 47
67 - 49
Comment l'addition posée fonctionne-t-elle vraiment ?
L'addition en colonnes fonctionne parce que chaque colonne ne peut contenir qu'un chiffre, et que dix d'une chose dans une colonne font un de la colonne suivante. Aligner les colonnes est la première étape : unités sous unités, dizaines sous dizaines et centaines sous centaines, pour n'additionner jamais que du semblable avec du semblable. Additionnez ensuite chaque colonne, en commençant par la droite. Pour 365 + 278, les unités donnent 5 + 8 = 13, donc écrivez 3 et retenez 1 dizaine. Les dizaines donnent 6 + 7 + 1 = 14, donc écrivez 4 et retenez 1 centaine. Les centaines donnent 3 + 2 + 1 = 6, et la réponse est 643. Le 1 retenu n'est pas une astuce : 13 unités sont vraiment 1 dizaine et 3 unités. Avec des nombres de longueurs différentes, alignez-les par position et non par leur bord gauche, donc 57 se place sous les deux derniers chiffres de 1 204. Soustraire défait la somme et la vérifie : 643 − 278 = 365.
moins de dix unités : le chiffre des unités les compte, le chiffre des dizaines est 0, et 10 = 1 dizaine n’est pas encore atteint
Fais tomber dix unités, puis fais glisser le paquet dans la colonne des dizaines
La retenue dans une somme à deux chiffres : 47 + 38 : 7 + 8 = 15 unités. Dix d'entre elles se groupent en une dizaine, qui passe à la colonne voisine ; 5 reste. Puis 4 + 3 + 1 = 8 dizaines. Réponse : 85.
La retenue sur plusieurs colonnes montre la cascade — une retenue peut en déclencher une autre, et la règle n'en change pas d'un iota.
À toi
49 + 15
17 + 46
L'emprunt, et l'emprunt par-dessus un zéro
Emprunter, c'est la retenue jouée à l'envers : on dégroupe une dizaine de la colonne voisine en dix unités, et la soustraction de cette colonne devient possible. 52 − 27 : 2 − 7 ne passe pas, alors on prend une dizaine : 12 − 7 = 5, puis 4 − 2 = 2. Réponse : 25.
Emprunter par-dessus un zéro traite le cas qui bloque tout le monde. 300 − 176 : la colonne des dizaines n'a rien à prêter, alors la centaine traverse et se dégroupe deux fois — 2 centaines, 9 dizaines, 10 unités — puis la soustraction se déroule normalement et donne 124. La rangée de neufs qui apparaît n'est pas un tour de magie ; c'est l'allure d'une centaine cassée en dizaines et en unités.
À toi
8401 - 7135
400 - 129
Comment multiplier et diviser de tête ?
Pour multiplier ou diviser de tête, remodelez d'abord les nombres, puis calculez. Multiplier par dix et par cent est le point d'ancrage : multiplier par 10 décale chaque chiffre d'une position vers la gauche, donc 47 × 10 = 470. La règle porte sur la numération de position ; rajouter un zéro échoue dès qu'un nombre a un point décimal. Pour des produits plus difficiles, séparez un nombre en dizaines et en unités. Pour 6 × 47, calculez 6 × 40 = 240 et 6 × 7 = 42, puis additionnez : 240 + 42 = 282. Séparer fonctionne parce que 47, c'est 40 et 7 ensemble, donc six groupes de 47 sont six groupes de 40 et six groupes de 7. La division se sépare aussi, mais seulement le nombre que l'on divise : 84 ÷ 4 = 80 ÷ 4 + 4 ÷ 4 = 20 + 1 = 21. Séparer le 4 en 2 et 2 donne une réponse fausse. Multiplier en sens inverse vérifie une division : 21 × 4 = 84.
les mêmes points, tournés : 5 × 4 et 4 × 5
Construis vingt-quatre, puis construis-le autrement
Multiplier en décomposant est la bête de somme : , 7 × 4 = 28, total 238. Doubler pour multiplier atteint ×4 et ×8 en doublant deux ou trois fois, et se marie avec Diviser en prenant la moitié, qui change ÷4 en deux moitiés successives.
Diviser en découpant casse plutôt le dividende en morceaux commodes : , 16 ÷ 4 = 4, donc 24. Et Arrondir pour estimer est l'habitude qui attrape la mauvaise réponse avant que vous ayez fini d'y croire — , donc une réponse proche de 200 ou de 20 000 est un chiffre mal placé. Le guide de la division va plus loin sur la division de tête.
Comment poser une multiplication, et la potence ?
La multiplication posée multiplie chiffre par chiffre et écrit chaque résultat, appelé produit partiel, sur sa propre ligne. Multiplier en colonnes le fait une fois, et Deux chiffres par deux chiffres le fait deux fois. Pour 23 × 45, la première ligne est 23 × 5 = 115. La seconde ligne est 23 × 40 = 920, donc elle commence une position plus à gauche. Additionner les lignes donne 115 + 920 = 1 035. Le décalage existe parce que cette ligne multiplie par des dizaines. La division posée fonctionne à l'inverse, une position à la fois depuis la gauche : diviser, multiplier, soustraire, puis abaisser le chiffre suivant. Quand le diviseur est plus grand que le premier chiffre, utilisez les deux premiers chiffres à la place. Pour 952 ÷ 7, le 7 entre dans 9 une fois avec 2 de reste, dans 25 trois fois avec 4 de reste, et dans 42 six fois, donc la réponse est 136. Multiplier en sens inverse le vérifie : 136 × 7 = 952.
84 ÷ 7 : 70 s’enlève comme dix fois sept, le reste de 14 est 2 × 7, donc la réponse est 10 + 2 = 12 exactement
Forme N = 91 et sépare-le en 70 et le reste
, et 24 × 30 = 720, donc 864.
La potence est celle qui traîne une réputation, et le remède est de savoir ce que fait chaque cycle : il traite exactement une position, en partant de la gauche, et les quatre étapes se répètent sans changer.
- Diviser : combien de fois le diviseur tient-il dans la part que vous regardez ?
- Multiplier : ce chiffre fois le diviseur, écrit en dessous.
- Soustraire : ce qui reste de la part déjà traitée.
- Abaisser le chiffre suivant, et revenir à la première étape.
dans 8 va 2 fois ; on abaisse 5, 4 dans 5 va 1 fois, reste 1 ; on abaisse 2 pour faire 12, 4 dans 12 va 3 fois. Réponse : 213.
Quand la dernière soustraction n'atteint pas zéro, ce qui demeure est un reste, et Les restes consiste à décider quoi en faire — arrondir vers le haut, vers le bas, ou le garder en fraction — question qui porte sur la situation, pas sur l'arithmétique. Treize enfants à quatre par voiture, c'est trois voitures et un reste de un, et la réponse est quatre voitures.
À toi
377 ÷ 13
585 ÷ 15
Pourquoi la multiplication passe-t-elle avant l'addition ?
La multiplication passe avant l'addition parce qu'une multiplication décrit une seule quantité, pas une étape qui attend son tour. Dans 5 + 2 × 6, le 2 × 6 signifie deux fois six, soit une seule quantité, 12. Le calcul est donc 5 + 2 × 6 = 5 + 12 = 17. Imaginez une trousse contenant 5 crayons seuls et 2 boîtes de 6 crayons. Vous comptez ce que contiennent les boîtes, 12, puis vous ajoutez les crayons seuls. La règle fait que tout le monde qui lit l'expression obtient la même réponse. La division est le même genre d'étape que la multiplication, donc elle passe elle aussi avant l'addition et la soustraction : 20 − 12 ÷ 4 = 20 − 3 = 17. Quand vous voulez vraiment que l'addition passe en premier, les parenthèses le disent : (5 + 2) × 6 = 42. Pour vérifier votre lecture, dites l'expression comme une histoire et assurez-vous que l'histoire donne le même nombre.
cela donne (2 + 3) × 4 = 20, ce qui n’est pas ce que signifie 2 + 3 × 4
Fais-le dans l’ordre que donnent les règles
Multiplier et diviser avant d'ajouter et de soustraire mène cet argument comme il faut, et Les parenthèses d'abord introduit la notation pour poser l'autre question exprès : (2 + 3) × 4 = 20. Parenthèses et quatre opérations assemble ensuite tous les barreaux, y compris le piège du gauche-à-droite où 8 ÷ 2 × 4 = 16 et non 1. Il existe un guide des priorités opératoires si c'est la question qui vous amène.
Les quatre erreurs qui méritent un nom
- Aligner les extrémités au lieu des positions. Dans un calcul posé, les colonnes sont tout l'enjeu ; des fins de lignes en escalier ne gênent pas, des positions mal alignées, si.
- « Rajouter un zéro » pour multiplier par dix. Cela marche pour les entiers et casse aussitôt pour 3.5 × 10. Ce sont les chiffres qui se décalent ; le point reste en place.
- Choisir une méthode posée pour des nombres commodes. 198 + 47 en colonnes est plus lent et plus fragile qu'arrondir puis ajuster.
- Jeter un reste sans poser la question. Ce que signifie un reste dépend entièrement de ce qui est partagé.
La suite du chemin
Toutes ces méthodes reposent sur les colonnes décrites dans les nombres entiers et la numération de position, et elles franchissent le point décimal sans changer — l'échelle des décimaux et pourcentages les y reprend. Demander quelles divisions tombent juste mène vers facteurs, multiples et nombres premiers.
À vous de jouer
Trois à essayer — touchez ce que vous trouvez.
47 + 38
82 − 47
34 × 5
Questions et réponses
- Pourquoi retient-on le 1 dans une addition posée ?
- Parce qu'une colonne ne peut contenir qu'un seul chiffre, et que dix d'une chose font un de la chose suivante. Additionner 47 + 38 donne 15 unités ; dix de ces unités forment une dizaine, alors cette dizaine passe dans la colonne des dizaines et 5 reste sur place. Le 1 retenu n'est pas une marque égarée : c'est une dizaine groupée, écrite là où s'écrivent les dizaines.
- Comment emprunter quand un zéro barre la route ?
- Prenez à la première colonne qui possède quelque chose, et laissez les zéros intermédiaires devenir des neufs. Pour 300 - 176, la colonne des centaines prête une centaine : cette centaine devient dix dizaines, dont une devient dix unités, si bien que 300 se lit 2 centaines, 9 dizaines et 10 unités. La soustraction avance alors colonne par colonne sans rien pour la bloquer : 124.
- Quelle est la façon la plus simple de soustraire de tête ?
- Comptez en avant depuis le plus petit nombre plutôt que de retrancher depuis le plus grand. Pour 82 - 67, allez de 67 à 70, cela fait 3, puis de 70 à 82, cela fait 12, donc la réponse est 15. Décaler les deux nombres du même pas aide aussi : 82 - 67 a la même réponse que 85 - 70, parce que déplacer les deux extrémités laisse l'écart entre elles inchangé.
- Comment faire une division à la potence, étape par étape ?
- Diviser, multiplier, soustraire, abaisser, et recommencer. Pour 852 divisé par 4 : 4 tient 2 fois dans 8, rien ne reste ; on abaisse le 5, et 4 tient 1 fois dans 5 avec un reste de 1 ; on abaisse le 2 pour faire 12, et 4 tient 3 fois dans 12. La réponse est 213. Chaque cycle traite une position, et c'est pourquoi les chiffres apparaissent dans l'ordre.
- Pourquoi la multiplication passe-t-elle avant l'addition ?
- Parce qu'une multiplication est déjà une quantité empaquetée. Dans 2 + 3 x 4, le 3 x 4 signifie trois quatre, c'est-à-dire une seule quantité - douze - et la somme est 2 + 12 = 14. Faire l'addition d'abord répondrait à une autre question, celle qui s'écrit (2 + 3) x 4. Les parenthèses existent pour poser cette autre question exprès.
- Une méthode de tête vaut-elle mieux qu'une méthode posée ?
- Aucune des deux ne vaut mieux ; elles répondent à des questions différentes. Les méthodes de tête remodèlent un calcul en un calcul plus facile et sont les plus rapides quand les nombres coopèrent, comme 198 + 47 traité en 200 + 47 - 2. Les méthodes posées n'exigent jamais la coopération des nombres, alors elles portent n'importe quelle taille à coût constant. L'aisance en arithmétique, c'est savoir en une seconde laquelle des deux un calcul mérite.