Nombres relatifs

Un nombre relatif est composé d'un signe (+ ou –), suivi d'une valeur numérique composée de chiffres et éventuellement d'une virgule.
En général, on l'écrit entre parenthèses pour éviter les confusions de signe dans les calculs.

I – Addition

Propriété 1 : Si les nombres sont positifs, alors on additionne les valeurs numériques et la somme est positive.

Exemples :

$(+3) + (+5) = (+8)$

$(+7{,}2) + (+2{,}4) = (+9{,}6)$

Propriété 2 : Si les nombres sont négatifs, alors on additionne les valeurs numériques et la somme est négative.

Exemples :

$(-2) + (-7) = (-9)$

$(-4{,}32) + (-3{,}25) = (-7{,}57)$

Propriété 3 : Si les nombres sont de signes contraires, alors on soustrait les valeurs numériques et on garde le signe associé à la plus grande valeur numérique.

Exemples :

$(-4) + (+3) = (-1)$
$(-5{,}06) + (+8{,}17) = (+3{,}11)$
$(+11{,}4) + (-13{,}6) = (-2{,}2)$
$(-5) + (+5) = 0$
$(+6) + (-1) = (+5)$

II – Soustraction

Définition 1 : Tout nombre relatif possède un opposé. L'opposé du nombre $a$ est le nombre $(-a)$ tel que :

$a + (-a) = 0$

Exemples :

Nombre $a$ Opposé de $a$ Vérification $a + (-a)$
$(+1)$ $(-1)$ $(+1) + (-1) = 0$
$(-2)$ $(-(-2)) = (+2)$ $(-2) + (+2) = 0$
$0$ $0$ $0 + 0 = 0$

Définition 2 : Soustraire un nombre $b$ d'un nombre $a$, c'est additionner le nombre $a$ et l'opposé du nombre $b$.

$a - b = a + (-b)$

Exemples :

$(+4) - (+3) = (+4) + (-3) = (+1)$ car $(-3)$ est l'opposé de $(+3)$.

$(+7) - (-2) = (+7) + (+2) = (+9)$ car $(+2)$ est l'opposé de $(-2)$.

$(-2{,}5) - (+5{,}4) = (-2{,}5) + (-5{,}4) = (-7{,}9)$

Remarque : Lorsque dans un calcul, il y a une succession d'additions et de soustractions, on commence toujours par « transformer » les soustractions en addition de l'opposé, puis on effectue les calculs.

Exemple :

$$\begin{aligned} & (+7) + (-4) - (-5) - (+6) \\ =\;& (+7) + (-4) + (+5) + (-6) \\ =\;& (+7) + (+5) + (-4) + (-6) \\ =\;& (+12) + (-10) \\ =\;& (+2) \end{aligned}$$

III – Multiplication

Propriété 4 : Le produit de deux nombres de même signe est positif.
Le produit de deux nombres de signes contraires est négatif.

Exemples :

$(+3) \times (+4) = (+12) \quad \text{et} \quad (-3) \times (-4) = (+12)$

$(-3) \times (+4) = (-12) \quad \text{et} \quad (+3) \times (-4) = (-12)$

On en déduit :

Le produit d'un nombre pair de nombres négatifs est positif :

$$(-1) \times (-2) \times (-3) \times (-4) = (+2) \times (+12) = (+24)$$

Le produit d'un nombre impair de nombres négatifs est négatif :

$$(-1) \times (-2) \times (-3) \times (-4) \times (-5) = (+2) \times (+12) \times (-5) = (+24) \times (-5) = (-120)$$

Propriété 5 : La multiplication est prioritaire sur l'addition et la soustraction.
Les parenthèses (ou crochets) modifient les priorités opératoires.

Exemples :

$(-2) + (-5) \mathbin{\color{#b91c1c}{\times}} (+3) = (-2) + (-15) = (-17)$

$(-2) - (-5) \mathbin{\color{#b91c1c}{\times}} (+3) = (-2) - (-15) = (-2) + (+15) = (+13)$

$(-5) \times \color{#b91c1c}{[}(+3) \mathbin{\color{#b91c1c}{+}} (-2)\color{#b91c1c}{]} = (-5) \times (+1) = (-5)$

$(-5) \times \color{#b91c1c}{[}(+3) \mathbin{\color{#b91c1c}{-}} (-2)\color{#b91c1c}{]} = (-5) \times \color{#b91c1c}{[}(+3) \mathbin{\color{#b91c1c}{+}} (+2)\color{#b91c1c}{]} = (-5) \times (+5) = (-25)$

IV – Division

Définition 3 : On appelle inverse du nombre relatif $a$ différent de $0$, le nombre noté $\dfrac{1}{a}$ tel que $a \times \dfrac{1}{a} = 1$.

Exemples :

Si $a = 5$ alors $\dfrac{1}{a} = \dfrac{1}{5}$ ; l'inverse de $5$ est $\dfrac{1}{5}$ et on a bien $5 \times \dfrac{1}{5} = \dfrac{5}{5} = 1$.

Si $a = (-2)$ alors $\dfrac{1}{a} = \dfrac{1}{-2}$ ; l'inverse de $(-2)$ est $\dfrac{1}{-2}$ et on a $-2 \times \dfrac{1}{-2} = \dfrac{-2}{-2} = 1$.

Définition 4 : On dit qu'on divise un nombre relatif $a$ par un nombre relatif $b$ différent de $0$ lorsqu'on multiplie $a$ par l'inverse de $b$.

$$a \div b = a / b = a \times \dfrac{1}{b} = \dfrac{a}{b} \quad \text{avec } b \neq 0$$

Exemples :

$$8 \div 2 = 8 / 2 = 8 \times \dfrac{1}{2} = \dfrac{8}{2} = 4$$
$$7 / 4 = 7 \times \dfrac{1}{4} = \dfrac{7}{4} = 1{,}75$$

On en déduit que la règle des signes est identique pour la multiplication et la division.

De plus, on a ainsi relié la division des nombres relatifs et la multiplication des fractions.

Propriété 6 : Le quotient de deux nombres de même signe est positif.
Le quotient de deux nombres de signes contraires est négatif.

Exemple :

$$(-6) / (+2) = (-6) \times \dfrac{1}{(+2)} = (-6) \times \left(+\dfrac{1}{2}\right) = \left(-\dfrac{6}{2}\right) = (-3)$$

On constate que l'écriture est très lourde à manipuler. Il semble donc intéressant d'utiliser une écriture simplifiée des nombres relatifs lorsqu'il n'y a pas d'ambiguïté :

$$(-6) / (+2) = -6 / 2 = -6 \times \dfrac{1}{2} = -\dfrac{6}{2} = -3$$