Méthodes de résolution

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Méthodes de résolution en mathématiques

Résoudre un problème de maths, c'est comme suivre une recette : on comprend ce qu'on a et ce qu'on veut, on choisit un plan, on l'applique pas à pas, puis on goûte le résultat pour vérifier.

Objectifs du cours

  • Connaître les quatre étapes de résolution : comprendre, planifier, exécuter, vérifier.
  • Relier une définition à la méthode qu'elle permet d'appliquer.
  • Utiliser des stratégies simples : faire un schéma, poser une équation, partir de la fin, essayer un cas simple.
  • Vérifier son résultat et éviter les erreurs fréquentes.

1. Pourquoi suivre une méthode ?

Beaucoup d'élèves lisent l'énoncé une seule fois, puis écrivent vite des calculs « au hasard ». Quand ça bloque, ils pensent qu'ils sont « nuls en maths ». En réalité, il leur manque souvent une méthode : une suite d'étapes qui marche pour presque tous les problèmes.

Les quatre étapes sont toujours les mêmes :

flowchart LR
  A[Comprendre] --> B[Planifier]
  B --> C[Exécuter]
  C --> D[Vérifier]
  D -->|Erreur trouvée| B
  1. Comprendre : que me donne-t-on ? que me demande-t-on ?
  2. Planifier : quelle stratégie, quelle propriété, quelle formule ?
  3. Exécuter : faire les calculs proprement, une ligne à la fois.
  4. Vérifier : la réponse répond-elle à la question ? est-elle raisonnable ?

Fatou a fini ses calculs et trouve un résultat. Quelle est la dernière étape à faire ?

  1. Passer directement à l'exercice suivant
  2. Relire l'énoncé une première fois
  3. Vérifier que le résultat répond à la question et qu'il est raisonnable
La vérification est la quatrième étape : comme la cuisinière qui goûte avant de servir, on contrôle le résultat avant de le rendre.

2. Étape 1 : bien comprendre l'énoncé

Pour bien comprendre :

  • lire l'énoncé deux fois, lentement ;
  • souligner les données (les nombres, les unités) et encadrer la question ;
  • reformuler le problème avec ses propres mots ;
  • faire un petit dessin ou un schéma dès que c'est possible.

Dans l'exemple d'Aminata, que cherche-t-on exactement ?

  1. Le prix total des 3 cahiers
  2. Le prix d'un seul cahier
  3. Le prix des 2 stylos
La question demande le prix d'un cahier. Trouver le prix des 3 cahiers n'est qu'une étape intermédiaire.

3. Relier la définition à la méthode

Quand un exercice utilise une notion, on suit trois réflexes :

  1. écrire la définition exacte ;
  2. regarder un exemple qui la respecte ;
  3. regarder un contre-exemple qui ne la respecte pas.

La définition dit alors ce qu'il faut tester : c'est la méthode.

Méthode qui découle de la définition : pour savoir si \(n\) est premier, on cherche un diviseur autre que 1 et \(n\). Il suffit de tester les nombres premiers 2, 3, 5, 7… dont le carré ne dépasse pas \(n\).

Exemple résolu. Le nombre 51 est-il premier ? Cherche d'abord.

Étape 1 (définition) : 51 est premier seulement s'il n'a pas d'autre diviseur que 1 et 51.
Étape 2 (on teste 2) : 51 est impair, il n'est pas divisible par 2.
Étape 3 (on teste 3) : la somme des chiffres vaut \(5 + 1 = 6\), qui est divisible par 3, donc 51 est divisible par 3 : \(51 = 3 \times 17\).
Conclusion : 51 a pour diviseurs 1, 3, 17 et 51. Il n'est pas premier.

Le nombre 91 est-il premier ?

  1. Non, car \(91 = 7 \times 13\)
  2. Oui, car il est impair
  3. Oui, car il n'est divisible ni par 2, ni par 3, ni par 5
Il faut aussi tester 7 (car \(7^2 = 49 \leq 91\)) : \(91 = 7 \times 13\). Il a donc d'autres diviseurs que 1 et 91.

4. Étape 2 : choisir une stratégie

Voici des stratégies qui marchent souvent :

  • Faire un schéma : des barres, une figure, un tableau.
  • Poser une équation : nommer l'inconnue \(x\), traduire l'énoncé.
  • Partir de la fin : quand on connaît le résultat final et qu'on cherche le départ.
  • Essayer un cas simple : remplacer les grands nombres par des petits pour comprendre.
  • Chercher un problème qui ressemble : un exercice déjà résolu en classe.

Exemple résolu 1 : poser une équation

Reprenons Aminata : 3 cahiers et 2 stylos coûtent 1 400 F CFA, un stylo coûte 100 F CFA. Cherche le prix d'un cahier avant d'ouvrir les étapes.

Planifier : on appelle \(c\) le prix d'un cahier (en F CFA) et on traduit la phrase en équation : \(3c + 2 \times 100 = 1400\).
Exécuter : \[3c + 200 = 1400 \quad\Rightarrow\quad 3c = 1200 \quad\Rightarrow\quad c = \frac{1200}{3} = 400\]
Vérifier : \(3 \times 400 + 2 \times 100 = 1200 + 200 = 1400\). C'est bien le total. Un cahier coûte 400 F CFA.

Exemple résolu 2 : faire un schéma en barres

« Koffi a deux fois l'âge de sa sœur. Ensemble, ils ont 36 ans. Quel âge a chacun ? » Regarde le schéma se construire.

Schéma en barres : la sœur vaut une part, Koffi deux parts, total trois parts égales à 36 ans Sœur 1 Koffi 1 1 3 parts = 36 ans 1 part = 36 ÷ 3 = 12 ans Sœur : 12 ans ; Koffi : 24 ans

La sœur a un certain âge : on le représente par une barre d'une part.

Koffi a deux fois cet âge : sa barre fait deux parts identiques.

Ensemble, cela fait trois parts, qui valent 36 ans.

Une part vaut 12 ans : la sœur a 12 ans et Koffi 24 ans.

Avec une équation, on écrit la même chose : si \(x\) est l'âge de la sœur, \(x + 2x = 36\), donc \(3x = 36\) et \(x = 12\). Vérification : \(12 + 24 = 36\) et \(24 = 2 \times 12\).

Exemple résolu 3 : partir de la fin

« Moussa dépense la moitié de son argent au marché de Bamako, puis 500 F CFA pour le transport. Il lui reste 1 000 F CFA. Combien avait-il au départ ? » Cherche d'abord.

Voir la solution

On remonte le temps en faisant les opérations inverses :

  • avant le transport, il avait \(1000 + 500 = 1500\) F CFA ;
  • cette somme est la moitié de son argent de départ, donc il avait \(1500 \times 2 = 3000\) F CFA.

Vérification : \(3000 \div 2 = 1500\), puis \(1500 - 500 = 1000\). Moussa avait 3 000 F CFA.

On connaît le résultat final après plusieurs opérations et on cherche la valeur de départ. Quelle stratégie est la plus adaptée ?

  1. Faire une figure de géométrie
  2. Partir de la fin en faisant les opérations inverses
  3. Tester des nombres premiers
Partir de la fin consiste à remonter chaque étape avec l'opération inverse (une soustraction devient une addition, une division par 2 devient une multiplication par 2).

5. Étapes 3 et 4 : exécuter proprement et vérifier

Pour exécuter : une opération par ligne, les unités écrites, le signe égal bien aligné.

Pour vérifier, trois questions :

  1. Remplacer : si je remets mon résultat dans l'énoncé, est-ce que tout colle ?
  2. Ordre de grandeur : un cahier à 40 000 F CFA ou un élève de 300 ans, c'est impossible.
  3. Réponse à la question : ai-je écrit une phrase réponse avec la bonne unité ?

À toi. Un élève trouve qu'un rectangle de périmètre \(20\) cm a une longueur de \(12\) cm. Ce résultat est-il possible ?

Voir la solution

Le périmètre vaut \(2 \times (L + \ell) = 20\), donc \(L + \ell = 10\). Une longueur de 12 cm est plus grande que 10 cm : la largeur serait négative. Le résultat est impossible, il faut revenir au plan et chercher l'erreur.

Awa trouve qu'un sac de riz de 50 kg coûte 2 F CFA. Que doit-elle faire ?

  1. Écrire la réponse, le calcul est fait
  2. Arrondir à 5 F CFA
  3. Revenir sur ses calculs, car l'ordre de grandeur n'est pas raisonnable
Un sac de riz ne peut pas coûter 2 F CFA : le contrôle de l'ordre de grandeur signale une erreur de calcul ou d'unité.

Récapitulatif

  • Quatre étapes : comprendre, planifier, exécuter, vérifier.
  • Comprendre : données soulignées, question encadrée, reformulation, schéma.
  • Une définition dit ce qu'il faut tester : définition, exemple, contre-exemple.
  • Stratégies : schéma en barres, équation, partir de la fin, cas simple, problème ressemblant.
  • Vérifier : remplacer, contrôler l'ordre de grandeur, répondre par une phrase avec l'unité.
Les 4 étapes
Comprendre, planifier, exécuter, vérifier.
Comprendre l'énoncé
Lire deux fois, souligner les données, encadrer la question, reformuler.
Définition et méthode
La définition dit quoi tester ; un exemple et un contre-exemple la rendent claire.
Partir de la fin
Remonter les étapes avec les opérations inverses.
Poser une équation
Nommer l'inconnue \(x\), traduire l'énoncé, résoudre, vérifier en remplaçant.
Vérifier
Remplacer dans l'énoncé, contrôler l'ordre de grandeur et l'unité.

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