Puissances entières relatives et notation scientifique
Programme en vigueur — arrêté du 9 novembre 2015, applicable en 3ème depuis la rentrée 2016. Voir le texte
Mesure annoncée pour 2027, non confirmée réglementairement au 9 septembre 2026. Ce que l'on sait
Définition a^n, a^(-n), a^0. Règles : produit, quotient, puissance de puissance. Notation scientifique a × 10^n avec 1 ≤ a < 10. Ordre de grandeur.
La règle d'or
En notation scientifique, le facteur est compris entre 1 et 10 : c'est cette contrainte qui rend l'écriture unique, donc comparable d'un nombre à l'autre.
L'erreur que tout le monde fait
Écrire que 10 exposant -3 vaut -1000.
Le signe de l'exposant dit de quel côté de 1 on se place, pas le signe du résultat. Une puissance de 10 est toujours positive, qu'elle soit très grande ou très petite : 10 exposant -3 vaut un millième.
Lire l'exposant comme un déplacement de la virgule : un exposant positif la déplace vers la droite, un exposant négatif vers la gauche, d'autant de rangs.
La notation scientifique, l'ordre de grandeur et les conversions d'unités : écrire a × 10ⁿ, la règle du 5, le tableau des préfixes de giga à pico, convertir en deux temps, avec dix exercices et tous les pièges.
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La distance Terre–Soleil vaut 150 000 000 000 mètres, la taille d'un atome 0,0000000001 mètre. Écrire ces nombres en toutes lettres est impraticable, et les comparer à l'œil est impossible. Les puissances de 10 règlent les deux problèmes d'un coup : elles raccourcissent l'écriture et rendent l'ordre de grandeur immédiatement lisible.
Reconnaître en dix secondes
Le signal. Des zéros en file, ou une unité démesurée dans un sens ou dans l'autre — nanomètre, année-lumière, octet, masse d'un atome. Dès que compter les zéros devient pénible, on est dans ce chapitre.
La première question à se poser : l'énoncé demande-t-il un calcul (produit, quotient, comparaison) ou une écriture (notation scientifique, ordre de grandeur) ? Le calcul se mène sur les exposants ; l'écriture se contrôle sur le nombre placé devant la puissance.
Le contre-signal. Deux bases différentes → aucune des trois règles ne s'applique, on calcule chaque puissance à part. Une somme de puissances → il n'existe aucune règle pour l'addition : on repasse en écriture décimale, ou on met en facteur la plus petite puissance.
Le réflexe qui économise l'exercice. Séparer le nombre et la puissance dès la première ligne, les calculer chacun de son côté, les recoller à la fin — puis vérifier que le nombre de devant est bien entre 1 et 10. C'est ce dernier contrôle qui rattrape la moitié des erreurs du chapitre.
1Ce que veut dire un exposant
Définition
puissance — Pour n entier positif, an est le produit de n facteurs égaux à a. L'exposant compte les facteurs, il ne multiplie pas : 25 vaut 32, et non 10.
Règle
Deux conventions complètent la définition, et elles ne sont pas arbitraires — elles sont les seules qui prolongent les règles de calcul :
a0=1eta−n=an1
Exemple
Un exposant négatif ne rend pas le nombre négatif : il l'inverse.
Trois zéros après la virgule10−3=0,001
L'exposant zéro100=1
Et un exemple qui n'est pas une puissance de 102−2=0,25
un exposant négatif inverse, il ne change pas le signe
Piège
Écrire 10−3=−1000.
Pourquoi — le signe de l'exposant dit de quel côté de 1 on se place, pas le signe du résultat. Une puissance de 10 est toujours positive, qu'elle soit grande ou petite.
Ce que ça coûte — la question, et l'ordre de grandeur de tout ce qui suit : un signe d'exposant faux déplace le résultat de plusieurs rangs.
Le réflexe — lire l'exposant comme un déplacement de la virgule : +3 la déplace de trois rangs vers la droite, −3 de trois rangs vers la gauche.
2Les trois règles de calcul
Règle
Elles se retiennent par ce qu'elles font aux exposants : on additionne pour un produit, on soustrait pour un quotient, on multiplie pour une puissance de puissance.
am×an=am+nanam=am−n(am)n=am×n
Exemple
Les trois règles à l'œuvre, vérifiées par le calcul direct.
Produit : les exposants s'ajoutent103×104=107
Quotient : ils se soustraient102105=103
Puissance de puissance : ils se multiplient(102)3=106
Et cela vaut pour toute base, pas seulement 1053×52=55=3125
les règles portent sur les exposants, jamais sur la base
Ces règles n'ont de sens qu'entre puissances de même base. 23×52 ne se simplifie pas : il n'y a rien à additionner.
3La notation scientifique
Définition
notation scientifique — Tout nombre s'écrit sous la forme a×10n, où n est un entier relatif et où a est compris entre 1 et 10 — 10 exclu. Cette contrainte sur a est ce qui rend l'écriture unique, donc comparable d'un nombre à l'autre.
Exemple
On déplace la virgule jusqu'à n'avoir qu'un seul chiffre non nul devant, et on compte les rangs.
Un grand nombre : la virgule recule de 4 rangs45000=4,5×104
Un petit nombre : elle avance de 4 rangs0,00032=3,2×10−4
le signe de l'exposant dit si le nombre est grand ou petit
Le signe de l'exposant dit dans quel sens la virgule se déplace.
L'ordre de grandeur est la puissance de 10 seule. Il suffit à comparer : 1011 mètres et 10−10 mètres diffèrent de 21 rangs, ce qu'aucune lecture chiffre à chiffre ne fait apparaître.
Chaque graduation vaut un facteur 10 : d'un bout à l'autre, 21 rangs.
4Les pièges qui coûtent des points
Piège
Écrire 23×32=65.
Pourquoi — les trois règles ne valent qu'entre puissances de même base. Ici 23=8 et 32=9, donc le produit vaut 72 — quand 65 vaut 7 776.
Ce que ça coûte — la question, et l'erreur se répète mécaniquement sur toutes les lignes du même type.
Le réflexe — regarder la base avant l'exposant. Bases différentes : on calcule chaque puissance séparément, puis on multiplie les résultats.
Piège
Écrire 0,0045=4,5×103.
Pourquoi — le nombre est plus petit que 1, donc l'exposant est négatif. La virgule a avancé de trois rangs pour donner 4,5 ; il faut la faire reculer d'autant, d'où 10−3. Entre les deux écritures, le facteur est d'un million.
Ce que ça coûte — la réponse entière — le signe de l'exposant n'est pas un détail de présentation.
Le réflexe — un seul contrôle, toujours le même : plus petit que 1, exposant négatif ; plus grand que 10, exposant positif.
Piège
Rendre 58,3×105 comme notation scientifique.
Pourquoi — une écriture avec une puissance de 10 n'est pas forcément une notation scientifique : le nombre de devant doit être entre 1 et 10, 10 exclu. Il reste ici un rang à déplacer, ce qui donne 5,83×106.
Ce que ça coûte — le point de la question, même quand le nombre est exact : c'est l'écriture qui était demandée.
Le réflexe — un seul chiffre avant la virgule, et ce n'est ni 0 ni deux chiffres. Le contrôle se fait après le calcul, jamais avant.
Piège
Écrire 30=0.
Pourquoi — toute puissance d'exposant 0 vaut 1. C'est la seule valeur qui rende la règle du produit cohérente : 54×5−4=50, et ce produit vaut évidemment 1.
Ce que ça coûte — la question, et fréquemment la suivante : un facteur 0 annule tout un calcul d'un seul coup.
Le réflexe — l'exposant compte les facteurs ; zéro facteur laisse le neutre de la multiplication, c'est-à-dire 1.
Piège
Dire que 9×104 dépasse 2×105 parce que 9 est plus grand que 2.
Pourquoi — c'est l'exposant qui décide en premier : 9×104=90000 et 2×105=200000. Le nombre de devant ne départage que des exposants égaux.
Ce que ça coûte — la comparaison, donc la conclusion — et souvent la fin de l'exercice, bâtie dessus.
Le réflexe — comparer les exposants, et n'aller voir les coefficients qu'en cas d'égalité. C'est exactement ce que sert à faire la notation scientifique.
▢Un exposant négatif inverse ; il ne rend pas le nombre négatif.
▢a0=1, jamais 0.
▢Les trois règles ne valent qu'entre puissances de même base : ai-je regardé la base avant l'exposant ?
▢Produit → j'additionne, quotient → je soustrais, puissance de puissance → je multiplie.
▢Notation scientifique : un seul chiffre avant la virgule, et ce n'est pas 0.
▢Un nombre plus petit que 1 a un exposant négatif ; plus grand que 10, un exposant positif.
▢Pour comparer : l'exposant d'abord, le coefficient seulement en cas d'égalité.
▢Après le calcul, mon résultat est-il encore en notation scientifique, ou reste-t-il un rang à déplacer ?
L'essentiel en 6 points
·L'exposant compte les facteurs, il ne multiplie pas.
·Un exposant négatif inverse, il ne rend pas le nombre négatif.
·Produit → on additionne les exposants. Quotient → on soustrait. Puissance de puissance → on multiplie.
·Ces règles n'ont de sens qu'entre puissances de même base.
·Notation scientifique : a×10n avec aentre 1 et 10, 10 exclu.
·L'ordre de grandeur est la puissance de 10 seule : c'est ce qui permet de comparer.
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a. Non : il vaut 0,01. L'exposant négatif inverse, il ne change pas le signe.10−2, c'est 1001, soit 0,01 : l'inverse, pas l'opposé.
b. Non : toute puissance d'exposant 0 vaut 1.zéro facteur laisse le neutre de la multiplication, c'est-à-dire 1.
c. Non : l'exposant compte les facteurs, il ne multiplie pas.25=3225 compte cinq facteurs 2 ; 2×5 n'en compte qu'un.
2
Appliquer les règles
Calculer
a.106×10−2
b.2427
c.(32)2
d.54×5−4
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a. Les exposants s'ajoutent : 6+(−2)=4.106×10−2=1046+(−2)=4 : additionner les exposants, c'est mettre deux listes de facteurs bout à bout.
b. Ils se soustraient.2427=23=87−4=3 : quatre facteurs se simplifient, il en reste trois.
c. Ils se multiplient.(32)2=34=812×2=4 : deux fois deux facteurs, et non deux plus deux.
d. La somme des exposants est nulle.54×5−4=50=14+(−4)=0, et l'exposant 0 donne 1.
Le d. illustre pourquoi a0=1 : c'est la seule valeur qui rend la règle du produit cohérente.une règle qui vaudrait sauf en un point ne serait pas une règle.
3
Écrire en notation scientifique
Calculer
a.7200000
b.0,0045
c.58,3×105
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a. La virgule recule de 6 rangs.7200000=7,2×106sept chiffres avant la virgule, donc six rangs de déplacement.
b. Elle avance de 3 rangs.0,0045=4,5×10−3plus petit que 1 : l'exposant sera négatif, et on le sait avant d'avoir compté.
c. Attention : 58,3 n'est pas entre 1 et 10. Il faut encore déplacer la virgule d'un rang.58,3×105=5,83×10658,3=5,83×10, et ce 10 va rejoindre la puissance.
Le c. est le cas le plus souvent raté : une écriture avec une puissance de 10 n'est pas forcément une notation scientifique.la consigne porte sur l'écriture : un nombre juste mais mal écrit ne rapporte pas le point.
4
Comparer des ordres de grandeur
Raisonner
a.Un virus mesure environ 10−7 m, une bactérie 10−6 m. Combien de fois la bactérie est-elle plus grande ?
b.La Terre pèse environ 6×1024 kg, la Lune 7,3×1022 kg. Combien de Lunes dans une Terre ?
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a. Un rang d'écart : la bactérie est 10 fois plus grande.10−710−6=10−6−(−7)=1 : un rang d'écart, donc un facteur 10.
b. On divise les nombres entre eux et les puissances entre elles.7,3×10226×1024≈827,36≈0,82 d'un côté, 102 de l'autre : leur produit donne 82.
Réponse rédigée : il faudrait environ 82 Lunes pour faire la masse de la Terre.la question demandait un nombre de Lunes, pas un quotient.
C'est tout l'intérêt de la notation : la comparaison se lit sur les exposants avant même de calculer.un ordre de grandeur répond à « combien de fois », rarement à « exactement combien ».
5
La lumière du Soleil
Modéliser
a.La lumière parcourt 3×108 m par seconde. Quelle distance parcourt-elle en une minute ?
b.Le Soleil est à 1,5×1011 m de la Terre. Combien de temps sa lumière met-elle à nous parvenir ?
›Voir le corrigéMasquer le corrigé
a. Une minute vaut 60 secondes.3×108×60=1,8×10101,8 × 10¹⁰ m par minute
b. On divise la distance par la vitesse.3×1081,5×1011=500500 secondes
Réponse rédigée : la lumière du Soleil met 500 secondes, soit environ 8 minutes 20, à nous parvenir.500 secondes font huit minutes et vingt secondes.
Le Soleil qu'on voit est donc celui d'il y a huit minutes : c'est le genre de conclusion qu'un calcul d'ordre de grandeur permet d'atteindre en trois lignes.
6
Capacité et fichiers
Modéliser
a.Un disque dur a une capacité de 2×1012 octets. Une photo pèse 5×106 octets. Combien de photos peut-il contenir ?
b.Une bibliothèque de 30 000 photos tient-elle sur ce disque ?
›Voir le corrigéMasquer le corrigé
a. On divise la capacité par le poids d'une photo, en séparant les nombres et les puissances.5×1062×1012=4×10552=0,4 et 1012:106=106, donc 0,4×106, qu'on réécrit 4×105.
Réponse rédigée : le disque contient 400 000 photos.
b. On compare les deux ordres de grandeur : 30 000 vaut 3×104, contre 4×105 de capacité.30 000 s'écrit 3×104 : c'est exactement là que la notation sert.
Un rang d'écart suffit à conclure sans poser d'opération.3×1044×105≈13
Réponse rédigée : oui, et largement — il resterait de la place pour treize fois cette bibliothèque.« largement » est ici une réponse mathématique : un rang d'écart, c'est un facteur 10.
Ce qui rapporte des points, ce qui en coûte
Appliquer la bonne règle sur les exposants1 ptPerdu si : Additionner les exposants d'un quotient, ou toucher à la base
Ne combiner que des puissances de même base1 ptPerdu si : Simplifier 2³ × 5² comme si les bases étaient égales
Respecter la contrainte 1 ≤ a < 10 en notation scientifique1 ptPerdu si : Laisser 58,3 × 10⁵ : c'est une puissance de 10, pas une notation scientifique
Conclure avec l'unité et l'ordre de grandeur demandé1 ptPerdu si : Écrire un exposant négatif comme un nombre négatif
4
La méthode
Écrire un nombre en notation scientifique
1
Déplacer la virgule jusqu'à ne laisser qu'un seul chiffre non nul devant elle.
2
Compter le nombre de rangs parcourus par la virgule.
3
Donner à l'exposant le signe plus si le nombre de départ dépassait 10, le signe moins s'il était inférieur à 1.
4
Contrôler que le facteur obtenu est bien compris entre 1 et 10, 10 exclu.
L'ordre de grandeur est la puissance de 10 seule : c'est elle qui permet de comparer deux nombres d'un coup d'œil.
5
Se tester
Touches 1 à 4
Mathématiques3ème
Question 1
Léa prépare un gâteau pour son anniversaire et doit convertir les quantités de la recette américaine en système métrique. La recette indique 2,5×10−3 kg de levure, mais sa balance affiche en grammes. Quelle est cette quantité en grammes ?
Aucun compte requis — réponds, la correction s'affiche aussitôt.
4 contrôles sur ce chapitre, chacun avec sa durée, son barème sur vingt et un corrigé qui explique chaque réponse. Trois niveaux — Essentiel, Standard, Approfondi — se complètent sans reposer une question : on commence par celui qui correspond, et la note dit lequel faire ensuite.
Puissances entières relatives et notation scientifique : c'est en quelle classe ?+
Ce chapitre est au programme de Mathématiques au collège, en classe de 3ème, année du Brevet. Il est défini par le Bulletin Officiel de l'Éducation nationale, le texte de référence qui fixe ce qui doit être enseigné dans chaque matière.
Que faut-il savoir sur Puissances entières relatives et notation scientifique ?+
Définition a^n, a^(-n), a^0. Règles : produit, quotient, puissance de puissance. Notation scientifique a × 10^n avec 1 ≤ a < 10. Ordre de grandeur. Les notions à maîtriser sont : puissance, exposant négatif, notation scientifique, ordre de grandeur.
Où télécharger la fiche PDF de Puissances entières relatives et notation scientifique ?+
Sur cette page, dans le bloc « Imprimer » : 3 documents à télécharger — le cours, les exercices et le corrigé — soit 7 pages au format A4, prêtes à imprimer. Le téléchargement est gratuit, immédiat, et ne demande ni compte ni adresse e-mail.
Le corrigé de Puissances entières relatives et notation scientifique est-il fourni ?+
Oui, et c'est un document à part : chaque exercice y est repris étape par étape, avec le barème détaillé en fin de fiche — ce qui est attendu, combien de points, et ce qui fait perdre le point. Un parent qui ne se souvient plus du programme peut corriger une copie avec.
Puissances entières relatives et notation scientifique peut-il tomber au Brevet ?+
Ce chapitre fait partie du programme officiel de 3ème, il entre donc dans le périmètre du Brevet. Le sujet exact varie chaque année et aucun chapitre n'est garanti, mais l'ensemble du programme de l'année est susceptible d'être évalué : mieux vaut ne pas parier sur des impasses.
Comment réviser Puissances entières relatives et notation scientifique efficacement ?+
Commence par lire la fiche de révision pour remettre la règle en place, puis enchaîne immédiatement sur le quiz de cette page. Répondre juste après avoir lu ne suffit pas : reviens sur le chapitre deux ou trois jours plus tard. C'est l'espacement des révisions, plus que leur durée, qui fait tenir une notion en mémoire. Une session de quinze minutes répétée vaut mieux qu'une heure unique.
Faut-il un compte pour s'entraîner sur Puissances entières relatives et notation scientifique ?+
Non. Les quiz, les corrections détaillées et les fiches de révision sont accessibles sans créer de compte et sans donner d'adresse e-mail. Le compte gratuit sert uniquement à conserver la progression d'un appareil à l'autre.
Cahier de vacances
Ce chapitre se révise aussi pendant les vacances, dans un livret à imprimer avec son corrigé.