La Numération : Systèmes de numération et conversions
Un système de numération est un ensemble de règles et de symboles permettant d'écrire, de nommer et de manipuler les nombres. La plupart des systèmes modernes sont des systèmes positionnels, où la valeur d'un symbole (chiffre) dépend non seulement du symbole lui-même mais aussi de sa position dans l'écriture du nombre.
Le système de numération décimale (Base 10)
Le système décimal est le système de numération que nous utilisons quotidiennement. Il est dit de base 10 car il utilise dix symboles différents, appelés chiffres : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. C'est un système positionnel car la valeur de chaque chiffre est déterminée par son rang, qui correspond à une puissance de 10.
Décomposition d'un nombre décimal
Tout nombre décimal peut être écrit sous une forme polynomiale qui met en évidence la valeur de chaque chiffre. Si le nombre s'écrit , sa décomposition est : a_i$ représentent les chiffres de la partie entière et les représentent les chiffres de la partie décimale.
Exemple concret :Soit le nombre .
Le chiffre 3 est à la position des centaines (). Sa valeur est .
Le chiffre 4 est à la position des dizaines (). Sa valeur est .
Le chiffre 5 est à la position des unités (). Sa valeur est .
Le chiffre 6 est à la position des dixièmes (). Sa valeur est .
Le chiffre 7 est à la position des centièmes (). Sa valeur est .
La décomposition complète est :
Tableau de numération décimale
Ce tableau illustre la valeur positionnelle de chaque chiffre.
Classe des Milliards | Classe des Millions | Classe des Milliers | Classe des Unités Simples | Partie Décimale |
Centaines | Dizaines | Unités | Centaines | Dizaines | Unités | Centaines | Dizaines | Unités | Centaines | Dizaines | Unités | Dixièmes | Centièmes | Millièmes |
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Point de vigilance : Notation et Distinction
Notation : Dans les exercices de numération, la notation désigne un nombre entier à trois chiffres. La barre supérieure indique qu'il ne s'agit pas du produit .
Ainsi, .
Par exemple, si , alors .
Différence entre "Chiffre de" et "Nombre de" : C'est une distinction fondamentale.
Le chiffre des... désigne le chiffre qui occupe une position donnée. Dans 452, le chiffre des dizaines est 5.
Le nombre de... désigne la quantité totale d'une unité de rang donnée contenue dans le nombre. Dans 452, le nombre de dizaines est 45, car .
Exemple avec 7839 :
Écriture en base quelconque (Base c)
Le principe du système décimal peut être généralisé à n'importe quelle base , où est un entier naturel supérieur ou égal à 2. Un système en base utilise symboles (chiffres).
Base 2 (binaire) : utilise les chiffres 0, 1. C'est le langage des ordinateurs.
Base 8 (octale) : utilise les chiffres 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.
Base 16 (hexadécimale) : utilise 16 symboles : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F. Ici, A vaut 10, B vaut 11, ..., F vaut 15.
Conversion d'une base vers la base 10
Pour convertir un nombre écrit en base , noté , en base 10, on utilise sa décomposition polynomiale dans la base . $ Chaque chiffre du nombre en base doit être inférieur à .
Exemple 1 : Conversion du binaire (base 2) vers le décimal (base 10)Soit le nombre . La base est . Les positions correspondent aux puissances de 2 : . Donc, en base 10.
Exemple 2 : Conversion de l'hexadécimal (base 16) vers le décimal (base 10)Soit le nombre . La base est . Rappel : A=10, F=15. Donc, en base 10.
Conversion de la base 10 vers une base
Pour convertir un nombre de la base 10 vers une base , il existe deux méthodes principales. Nous utiliserons l'exemple de la conversion de 452 (base 10) en base 6.
Méthode 1 : Divisions Euclidiennes Successives
Cette méthode est la plus algorithmique et la plus fiable. Le principe est de diviser le nombre par la base , puis de diviser le quotient obtenu par , et ainsi de suite, jusqu'à ce que le quotient soit 0. Les restes successifs, lus de bas en haut (du dernier au premier), forment le nombre dans la base .
Exemple : Convertir 452 en base 6.
avec un reste de .
avec un reste de .
avec un reste de .
avec un reste de .
Le quotient est 0, on s'arrête. On lit les restes en remontant : 2, 0, 3, 2. Le dernier reste obtenu est le chiffre de plus fort poids.</p><h3style="text−align:left;">Meˊthode2:Recherchedespuissancesdelabase</h3><pstyle="text−align:left;">Cettemeˊthodeestplusintuitivemaispeute^treplussourced′erreurs.Elleconsisteaˋtrouverlaplusgrandepuissancedelabase<spandata−latex="c"data−type="inline−math"></span>contenuedanslenombre.</p><pstyle="text−align:left;"><strong>Exemple:Convertir452enbase6.</strong></p><olclass="tight"data−tight="true"><li><pstyle="text−align:left;">Listerlespuissancesdelabase6:<spandata−latex="60=1"data−type="inline−math"></span>,<spandata−latex="61=6"data−type="inline−math"></span>,<spandata−latex="62=36"data−type="inline−math"></span>,<spandata−latex="63=216"data−type="inline−math"></span>,<spandata−latex="64=1296"data−type="inline−math"></span>.</p></li><li><pstyle="text−align:left;">Laplusgrandepuissancede6infeˊrieureaˋ452est<spandata−latex="63=216"data−type="inline−math"></span>.</p></li><li><pstyle="text−align:left;">Oncherchecombiendefois216estcontenudans452:<spandata−latex="452=2×216+20"data−type="inline−math"></span>.Lepremierchiffre(depoidsleplusfort)est<strong>2</strong>.</p></li><li><pstyle="text−align:left;">Onprendlereste,20,etoncontinueaveclapuissanceinfeˊrieure,<spandata−latex="62=36"data−type="inline−math"></span>.Combiendefois36estcontenudans20?<spandata−latex="20=0×36+20"data−type="inline−math"></span>.Ledeuxieˋmechiffreest<strong>0</strong>.</p></li><li><pstyle="text−align:left;">Onprendlereste,20,etoncontinueavec<spandata−latex="61=6"data−type="inline−math"></span>.Combiendefois6estcontenudans20?<spandata−latex="20=3×6+2"data−type="inline−math"></span>.Letroisieˋmechiffreest<strong>3</strong>.</p></li><li><pstyle="text−align:left;">Ledernierreste,2,correspondauchiffredesuniteˊs(<spandata−latex="60=1"data−type="inline−math"></span>).<spandata−latex="2=2×1+0"data−type="inline−math"></span>.Ledernierchiffreest<strong>2</strong>.</p></li></ol><pstyle="text−align:left;">Enassemblantleschiffrestrouveˊs,onobtient:<spandata−latex=" 452 = (2 \times 6^3) + (0 \times 6^2) + (3 \times 6^1) + (2 \times 6^0) = \overline{2032}^6 " data-type="inline-math">$
Synthèse et Points Clés
Système Positionnel : La valeur d'un chiffre dépend de sa position (rang). Chaque rang correspond à une puissance de la base.
Base : Utilise chiffres, de 0 à . Pour les bases supérieures à 10, on utilise des lettres (A=10, B=11, etc.).
Conversion vers Base 10 : Utiliser la décomposition polynomiale. C'est une somme de produits (chiffre puissance de la base).
Conversion depuis Base 10 : Utiliser les divisions euclidiennes successives par la base. Les restes, lus de bas en haut, donnent le nouveau nombre.
Attention aux notations : La barre dans est cruciale, tout comme la distinction entre "chiffre de" et "nombre de".
Tableau de comparaison des bases courantes :
Décimal (Base 10) | Binaire (Base 2) | Octal (Base 8) | Hexadécimal (Base 16) |
|---|
0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 | 1 |
2 | 10 | 2 | 2 |
3 | 11 | 3 | 3 |
4 | 100 | 4 | 4 |
5 | 101 | 5 | 5 |
6 | 110 | 6 | 6 |
7 | 111 | 7 | 7 |
8 | 1000 | 10 | 8 |
9 | 1001 | 11 | 9 |
10 | 1010 | 12 | A |
11 | 1011 | 13 | B |
12 | 1100 | 14 | C |
13 | 1101 | 15 | D |
14 | 1110 | 16 | E |
15 | 1111 | 17 | F |
16 | 10000 | 20 | 10 |