Simplifier des fractions et reconnaître des fractions égales

  1. Rendre chacune des fractions suivantes irréductible en utilisant la décomposition en facteurs premiers du numérateur et du dénominateur.

    1. $ \dfrac{84}{180} $
    2. $ \dfrac{198}{252} $
    3. $ \dfrac{275}{385} $
  2. Les fractions suivantes sont-elles égales ? Justifier la réponse en utilisant la méthode de votre choix.

    1. $ \dfrac{42}{63} $ et $ \dfrac{30}{45} $
    2. $ \dfrac{105}{154} $ et $ \dfrac{45}{66} $

Corrigé

    1. On décompose $ 84 $ et $ 180 $ :
      $ 84 = 2^2 \times 3 \times 7 $
      $ 180 = 2^2 \times 3^2 \times 5 $

      On simplifie les facteurs communs ($ 2^2 $ et $ 3 $) :

      $ \dfrac{84}{180} = \dfrac{2^2 \times 3 \times 7}{2^2 \times 3^2 \times 5} = \dfrac{7}{3 \times 5} = \dfrac{7}{15} $

      D'où $\mathbf{\dfrac{84}{180} = \dfrac{7}{15}}$.

    2. On décompose $ 198 $ et $ 252 $ :
      $ 198 = 2 \times 3^2 \times 11 $
      $ 252 = 2^2 \times 3^2 \times 7 $

      On simplifie les facteurs communs ($ 2 $ et $ 3^2 $) :

      $ \dfrac{198}{252} = \dfrac{2 \times 3^2 \times 11}{2^2 \times 3^2 \times 7} = \dfrac{11}{2 \times 7} = \dfrac{11}{14} $

      D'où $\mathbf{\dfrac{198}{252} = \dfrac{11}{14}}$.

    3. On décompose $ 275 $ et $ 385 $ :
      $ 275 = 5^2 \times 11 $
      $ 385 = 5 \times 7 \times 11 $

      On simplifie les facteurs communs ($ 5 $ et $ 11 $) :

      $ \dfrac{275}{385} = \dfrac{5^2 \times 11}{5 \times 7 \times 11} = \dfrac{5}{7} $

      D'où $\mathbf{\dfrac{275}{385} = \dfrac{5}{7}}$.

    1. On utilise les produits en croix :
      $ 42 \times 45 = 1\,890 $
      $ 63 \times 30 = 1\,890 $

      Les produits en croix sont égaux, donc $\mathbf{\dfrac{42}{63} = \dfrac{30}{45}}$.

      Vérification : $ \dfrac{42}{63} = \dfrac{2 \times 3 \times 7}{3^2 \times 7} = \dfrac{2}{3} $ et $ \dfrac{30}{45} = \dfrac{2 \times 3 \times 5}{3^2 \times 5} = \dfrac{2}{3} $. Les deux fractions ont bien la même forme irréductible $ \dfrac{2}{3} $.

    2. On utilise les produits en croix :
      $ 105 \times 66 = 6\,930 $
      $ 154 \times 45 = 6\,930 $

      Les produits en croix sont égaux, donc $\mathbf{\dfrac{105}{154} = \dfrac{45}{66}}$.

      Vérification : $ \dfrac{105}{154} = \dfrac{3 \times 5 \times 7}{2 \times 7 \times 11} = \dfrac{15}{22} $ et $ \dfrac{45}{66} = \dfrac{3^2 \times 5}{2 \times 3 \times 11} = \dfrac{15}{22} $. Les deux fractions ont bien la même forme irréductible $ \dfrac{15}{22} $.

Vrai/Faux : Fractions égales et fractions irréductibles

[enonce]
Pour chaque affirmation suivante sur les fractions égales et irréductibles, indiquez si elle est Vraie ou Fausse.
[/enonce]

[etape]
Affirmation : La fraction $\dfrac{14}{21}$ est irréductible.

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Bonne réponse !
$14 = 2 \times 7$ et $21 = 3 \times 7$. Le facteur $7$ est commun, donc on peut simplifier : $\dfrac{14}{21} = \dfrac{2}{3}$. La fraction $\dfrac{14}{21}$ n'est pas encore irréductible.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
Une fraction est irréductible quand son numérateur et son dénominateur n'ont aucun diviseur commun autre que $1$.
Or $14$ et $21$ partagent le diviseur $7$ : $\dfrac{14}{21} = \dfrac{2}{3}$ après simplification.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est fausse. $14 = 2 \times 7$ et $21 = 3 \times 7$ : on peut simplifier par $7$. La forme irréductible est $\dfrac{2}{3}$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : Les fractions $\dfrac{4}{9}$ et $\dfrac{12}{27}$ sont égales.

[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Bravo !
On vérifie avec les produits en croix : $4 \times 27 = 108$ et $9 \times 12 = 108$. Les produits sont égaux, donc les fractions sont égales. (On peut aussi simplifier $\dfrac{12}{27}$ par $3$ : $\dfrac{12}{27} = \dfrac{4}{9}$.)[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
Tester avec les produits en croix : $4 \times 27 = 108$ et $9 \times 12 = 108$. Les produits sont égaux, donc les fractions sont égales.
On peut aussi simplifier $\dfrac{12}{27}$ par $3$ pour retomber sur $\dfrac{4}{9}$.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est vraie. $4 \times 27 = 9 \times 12 = 108$ : les fractions sont égales. La forme commune irréductible est $\dfrac{4}{9}$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : Pour simplifier la fraction $\dfrac{12 + 8}{12}$, on peut « barrer les $12$ » et obtenir $\dfrac{8}{1} = 8$.

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Exactement !
On ne peut simplifier une fraction que par un facteur commun, pas en supprimant un terme d'une somme. Le bon calcul : $\dfrac{12 + 8}{12} = \dfrac{20}{12} = \dfrac{5}{3}$ (simplification par $4$).[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
Le piège classique : on ne peut simplifier que par un facteur commun (multiplication), jamais par un terme commun (somme).
$\dfrac{12 + 8}{12} = \dfrac{20}{12} = \dfrac{5}{3}$ après simplification par $4$. Le résultat n'est pas $8$.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est fausse. On ne simplifie que les facteurs communs, pas les termes d'une somme. Le bon résultat est $\dfrac{12 + 8}{12} = \dfrac{20}{12} = \dfrac{5}{3}$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : Si le numérateur et le dénominateur d'une fraction sont deux nombres premiers distincts, alors la fraction est irréductible.

[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Tu as raison !
Deux nombres premiers distincts n'ont aucun diviseur commun autre que $1$ (sinon l'un diviserait l'autre, ce qui n'est possible que s'ils sont égaux). Donc la fraction est irréductible. Exemples : $\dfrac{3}{7}$, $\dfrac{11}{13}$, $\dfrac{2}{17}$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
Rappel : un nombre premier $p$ n'a que $1$ et $p$ comme diviseurs. Donc deux nombres premiers distincts $p$ et $q$ ne partagent que $1$ comme diviseur commun.
La fraction $\dfrac{p}{q}$ est donc bien irréductible.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est vraie. Deux nombres premiers distincts n'ont aucun diviseur commun autre que $1$ : la fraction est irréductible.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : La fraction $\dfrac{15}{40}$, simplifiée par $5$, donne $\dfrac{3}{5}$.

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]C'est bien ça !
Quand on simplifie, on divise chaque terme par $5$ : $\dfrac{15 \div 5}{40 \div 5} = \dfrac{3}{8}$, et non $\dfrac{3}{5}$. Le dénominateur $40 \div 5$ vaut $8$, pas $5$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
Pour simplifier, on divise le numérateur et le dénominateur par $5$.
$15 \div 5 = 3$ et $40 \div 5 = 8$ : on obtient $\dfrac{3}{8}$, pas $\dfrac{3}{5}$.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est fausse. $\dfrac{15}{40} = \dfrac{15 \div 5}{40 \div 5} = \dfrac{3}{8}$ (et non $\dfrac{3}{5}$).
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : Si deux fractions ont la même forme irréductible, alors elles sont égales.

[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
La forme irréductible est unique pour chaque rationnel. Si deux fractions se simplifient en la même fraction irréductible, elles représentent le même nombre. C'est une méthode pour montrer que deux fractions sont égales.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
La forme irréductible est unique : un rationnel ne peut avoir qu'une seule écriture sous forme irréductible (à signe près). Donc deux fractions ayant la même forme irréductible représentent le même nombre.
Exemple : $\dfrac{6}{10}$ et $\dfrac{15}{25}$ ont toutes deux pour forme irréductible $\dfrac{3}{5}$ : elles sont égales.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est vraie. La forme irréductible d'un rationnel est unique : deux fractions de même forme irréductible sont égales.
[/solution]
[/etape]

QCM Bilan : Divisibilité et nombres premiers

[enonce]
Ce QCM bilan couvre l'ensemble du chapitre : critères de divisibilité, nombres premiers, décomposition en facteurs premiers et fractions irréductibles. Choisissez la bonne réponse parmi les quatre propositions.
[/enonce]

[etape]
Quelle est la forme irréductible de $\dfrac{72}{108}$ ?
[qcm]
[option]$\dfrac{8}{12}$[/option]
[option]$\dfrac{6}{9}$[/option]
[option correct="true"]$\dfrac{2}{3}$[/option]
[option]$\dfrac{4}{6}$[/option]
[reponse statut="correct"]Bonne réponse !
$72 = 2^3 \times 3^2$ et $108 = 2^2 \times 3^3$. On simplifie : $\dfrac{72}{108} = \dfrac{2^3 \times 3^2}{2^2 \times 3^3} = \dfrac{2}{3}$. La fraction $\dfrac{2}{3}$ est irréductible ($2$ et $3$ premiers entre eux).[/reponse]
[reponse motif="$\dfrac{8}{12}$"]Non.
Tu as simplifié par $9$ ($72 \div 9 = 8$, $108 \div 9 = 12$), mais $\dfrac{8}{12}$ n'est pas encore irréductible : $8$ et $12$ ont $4$ comme diviseur commun.[/reponse]
[reponse motif="$\dfrac{6}{9}$"]Non.
Tu as divisé par $12$, mais $\dfrac{6}{9}$ n'est pas encore irréductible : $6$ et $9$ ont $3$ comme diviseur commun. Continuer.[/reponse]
[reponse motif="$\dfrac{4}{6}$"]Non.
Tu as divisé par $18$, mais $\dfrac{4}{6}$ n'est pas encore irréductible : $4$ et $6$ ont $2$ comme diviseur commun.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Décomposer en facteurs premiers : $72 = 2^3 \times 3^2$, $108 = 2^2 \times 3^3$. La forme irréductible est $\dfrac{2}{3}$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
Parmi ces fractions, laquelle est égale à $\dfrac{18}{30}$ ?
[qcm]
[option]$\dfrac{6}{12}$[/option]
[option correct="true"]$\dfrac{15}{25}$[/option]
[option]$\dfrac{9}{20}$[/option]
[option]$\dfrac{12}{18}$[/option]
[reponse statut="correct"]Exactement !
$\dfrac{18}{30} = \dfrac{3}{5}$ après simplification par $6$. Et $\dfrac{15}{25} = \dfrac{3}{5}$ après simplification par $5$. Les deux fractions ont la même forme irréductible.[/reponse]
[reponse motif="$\dfrac{6}{12}$"]Non.
$\dfrac{6}{12} = \dfrac{1}{2}$, ce qui est différent de $\dfrac{3}{5}$. Vérifier en simplifiant la proposition : $6$ et $12$ ont $6$ comme diviseur commun.[/reponse]
[reponse motif="$\dfrac{9}{20}$"]Non.
$\dfrac{9}{20}$ est déjà irréductible et différente de $\dfrac{3}{5}$. Vérifier avec les produits en croix : $18 \times 20 = 360$ mais $30 \times 9 = 270$.[/reponse]
[reponse motif="$\dfrac{12}{18}$"]Non.
$\dfrac{12}{18} = \dfrac{2}{3}$, ce qui est différent de $\dfrac{18}{30} = \dfrac{3}{5}$. Vérifier avec les produits en croix.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
$\dfrac{18}{30} = \dfrac{3}{5}$ après simplification. Chercher la fraction qui se simplifie aussi en $\dfrac{3}{5}$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
Une grille rectangulaire contient $84$ cases en tout, alignées en lignes complètes et identiques. Combien de configurations différentes (en lignes et colonnes) sont possibles, en comptant les configurations symétriques comme distinctes ?
[qcm]
[option]$6$[/option]
[option]$8$[/option]
[option correct="true"]$12$[/option]
[option]$84$[/option]
[reponse statut="correct"]Bravo !
Chaque configuration correspond à un diviseur de $84$. Avec $84 = 2^2 \times 3 \times 7$, le nombre de diviseurs est $(2+1)(1+1)(1+1) = 12$. On obtient les couples $(1, 84)$, $(2, 42)$, $(3, 28)$, $(4, 21)$, $(6, 14)$, $(7, 12)$ et leurs symétriques.[/reponse]
[reponse motif="$6$"]Non.
Tu as compté $6$ couples, mais en comptant les configurations symétriques comme distinctes ($1 \times 84$ et $84 \times 1$), il faut doubler.[/reponse]
[reponse motif="$8$"]Non.
Tu as oublié des diviseurs. Lister tous les diviseurs de $84$ à partir de la décomposition $84 = 2^2 \times 3 \times 7$.[/reponse]
[reponse motif="$84$"]Non.
$84$ est le nombre de cases, pas le nombre de configurations possibles. Chaque configuration correspond à un diviseur de $84$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Le nombre de configurations est égal au nombre de diviseurs de $84$. Avec $84 = 2^2 \times 3 \times 7$, on obtient $3 \times 2 \times 2 = 12$ diviseurs.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
Sachant que $360 = 2^3 \times 3^2 \times 5$ et $84 = 2^2 \times 3 \times 7$, quelle est la forme irréductible de $\dfrac{360}{84}$ ?
[qcm]
[option]$\dfrac{10}{2{,}33}$[/option]
[option correct="true"]$\dfrac{30}{7}$[/option]
[option]$\dfrac{60}{14}$[/option]
[option]$\dfrac{90}{21}$[/option]
[reponse statut="correct"]Tu as raison !
On simplifie les facteurs communs : $\dfrac{2^3 \times 3^2 \times 5}{2^2 \times 3 \times 7} = \dfrac{2 \times 3 \times 5}{7} = \dfrac{30}{7}$. $30$ et $7$ sont premiers entre eux : la fraction est irréductible.[/reponse]
[reponse motif="$\dfrac{10}{2{,}33}$"]Non.
Une fraction irréductible doit avoir un numérateur et un dénominateur entiers. $2{,}33$ n'est pas entier : ce n'est pas une fraction au sens du chapitre.[/reponse]
[reponse motif="$\dfrac{60}{14}$"]Non.
$\dfrac{60}{14}$ n'est pas encore irréductible : $60$ et $14$ ont $2$ comme diviseur commun. Continuer la simplification.[/reponse]
[reponse motif="$\dfrac{90}{21}$"]Non.
$\dfrac{90}{21}$ n'est pas encore irréductible : $90$ et $21$ ont $3$ comme diviseur commun ($90 = 3 \times 30$, $21 = 3 \times 7$).[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Simplifier en gardant les facteurs non communs : $\dfrac{2^3 \times 3^2 \times 5}{2^2 \times 3 \times 7} = \dfrac{2 \times 3 \times 5}{7} = \dfrac{30}{7}$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
Camille pense à un nombre $n$ tel que $n = 2 \times p \times q$, où $p$ et $q$ sont deux nombres premiers distincts différents de $2$. Combien $n$ admet-il de diviseurs ?
[qcm]
[option]$3$[/option]
[option]$6$[/option]
[option correct="true"]$8$[/option]
[option]$2 \times p \times q$[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
La décomposition de $n$ comporte trois facteurs premiers distincts ($2$, $p$, $q$), chacun avec exposant $1$. Le nombre de diviseurs est $(1+1)(1+1)(1+1) = 8$. Diviseurs : $1$, $2$, $p$, $q$, $2p$, $2q$, $pq$, $2pq$.[/reponse]
[reponse motif="$3$"]Non.
Tu as compté seulement $2$, $p$, $q$. Il faut compter aussi $1$, leurs produits ($2p$, $2q$, $pq$) et $n$ lui-même.[/reponse]
[reponse motif="$6$"]Non.
Il manque $1$ et $n$ ($= 2pq$). Penser à inclure les deux extrêmes : tout entier admet $1$ et lui-même comme diviseurs.[/reponse]
[reponse motif="$2 \times p \times q$"]Non.
Tu as donné le nombre $n$ lui-même, pas son nombre de diviseurs. Le nombre de diviseurs est un entier, pas une expression littérale.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Avec trois facteurs premiers distincts d'exposant $1$, on a $(1+1)^3 = 8$ diviseurs.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
On veut partager $84$ bonbons et $126$ chocolats en sachets identiques (chaque sachet contient le même nombre de bonbons, et le même nombre de chocolats). Quel est le plus grand nombre de sachets possible ?
[qcm]
[option]$2$[/option]
[option]$14$[/option]
[option correct="true"]$42$[/option]
[option]$210$[/option]
[reponse statut="correct"]Bonne réponse !
On cherche le plus grand diviseur commun à $84$ et $126$. Avec $84 = 2^2 \times 3 \times 7$ et $126 = 2 \times 3^2 \times 7$, les facteurs communs sont $2 \times 3 \times 7 = 42$. Donc $42$ sachets, contenant chacun $2$ bonbons et $3$ chocolats.[/reponse]
[reponse motif="$2$"]Non.
$2$ est un diviseur commun à $84$ et $126$, mais pas le plus grand. On peut faire plus de sachets avec une décomposition complète des facteurs communs.[/reponse]
[reponse motif="$14$"]Non.
$14 = 2 \times 7$ divise bien $84$ et $126$, mais on peut faire encore mieux. Tu as oublié le facteur $3$ commun aux deux décompositions.[/reponse]
[reponse motif="$210$"]Non.
$210$ ne divise pas $84$ ($210 > 84$). Le nombre de sachets ne peut pas dépasser le plus petit des deux nombres ($84$).[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Le plus grand nombre de sachets est le plus grand diviseur commun à $84$ et $126$. Décomposer pour le trouver : $84 = 2^2 \times 3 \times 7$ et $126 = 2 \times 3^2 \times 7$, donc le plus grand commun vaut $2 \times 3 \times 7 = 42$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]