Échelles, agrandissements et réductions : 20 exercices corrigésmaths 4e — du geste seul au problème de contrôle
Vingt exercices, du geste seul au problème : lire une échelle, passer de la carte au terrain et du terrain au plan, trouver un rapport, puis comprendre pourquoi doubler les longueurs quadruple l'aire et multiplie le volume par huit. Un terrain de basket, un marathon au bout d'une ficelle, un bassin olympique, des grêlons, la forêt amazonienne. Un rappel de cours avant chaque niveau. Cherche d'abord au brouillon, puis ouvre la correction : étape par étape, avec le pourquoi, le piège nommé, et un dessin à l'échelle.
Un seul geste : exercices 1 à 8niveau 1
Un geste par exercice. Je me demande d'abord si je vais vers le plus grand ou vers le plus petit, puis je calcule avec les unités.
Rappel de cours
- Une échelle : cm sur le plan représente cm en vrai. Les deux nombres sont dans la MÊME unité.
- Du plan vers la réalité, je MULTIPLIE par . De la réalité vers le plan, je DIVISE par , après avoir converti.
- Un agrandissement ou une réduction de rapport multiplie toutes les longueurs par et ne change aucun angle. Les aires sont multipliées par , les volumes par .
- Conversions : m cm et km cm.
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Une carte de randonnée est à l'échelle . a) Que représente cm sur cette carte, en centimètres, puis en mètres ? b) Que représentent cm sur cette carte ? c) Cette carte est-elle une réduction ou un agrandissement de la réalité ?Voir la correction
a) L'échelle se lit : cm sur la carte pour cm en vrai, dans la même unité. Je convertis : m cm, donc cm m. b) Je vais vers la réalité, donc je multiplie : m, soit km. c) La réalité est fois plus grande que la carte : c'est une réduction, de rapport , un nombre plus petit que . ⛔ Le piège : lire « cm pour m ». Les deux nombres de l'échelle sont dans la MÊME unité : m feraient km pour un seul centimètre. Réponse : cm représente cm, soit m ; cm représentent km ; c'est une réduction.2
Un lac mesure km de long. On le cherche sur trois cartes : au , au et au . a) Quelle longueur, en cm, le lac a-t-il sur chaque carte ? b) Sur quelle carte paraît-il le plus grand ? Laquelle montre le plus de détails ?Voir la correction
a) Je convertis d'abord : km cm. Puis je vais vers la carte, donc je divise. Au : cm. Au : cm. Au : cm. b) Le lac paraît le plus grand au : la carte au PLUS PETIT dénominateur est celle qui montre le plus de détails. ⛔ Le piège : croire qu'un grand nombre fait une grande carte. Plus le dénominateur est grand, plus la réalité a été réduite : au , le lac ne fait qu'un demi-centimètre. Réponse : cm, cm et cm ; la carte au est la plus détaillée.3
Sur un plan de ville à l'échelle , la gare et le stade sont à cm l'un de l'autre. Quelle est la distance réelle, en mètres ?Voir la correction
Je vais du plan vers la réalité : la réalité est plus grande, donc je multiplie par . cm. Je convertis : m. ⭐ Contrôle : au , cm vaut m ; cm valent donc un peu moins de m. ⛔ Le piège : oublier la conversion et répondre « m », soit km entre la gare et le stade d'une même ville. Réponse : la gare et le stade sont à m l'un de l'autre.4
Un terrain de rugby mesure m entre ses deux lignes d'essai. On le dessine sur un plan à l'échelle . Quelle est sa longueur sur le plan, en cm ?Voir la correction
Je vais de la réalité vers le plan : le plan est plus petit, donc je divise par . Mais d'abord je convertis, pour avoir les deux longueurs dans la même unité : m cm. cm. ⛔ Le piège : diviser les mètres directement, , et écrire « cm ». Ce est en MÈTRES : m, ce sont bien cm. Je convertis AVANT de diviser. Réponse : le terrain mesure cm sur le plan.5
Un rectangle mesure cm sur cm. On l'agrandit : dans le nouveau rectangle, la longueur mesure cm. a) Quel est le rapport d'agrandissement ? b) Quelle est la largeur du nouveau rectangle ?Voir la correction
a) Je trouve le rapport en DIVISANT une longueur de l'agrandissement par la longueur qui lui correspond : . b) Toutes les longueurs sont multipliées par le même rapport : largeur cm. ⭐ Contrôle : ; les deux côtés ont bien le même rapport, la forme est conservée. ⛔ Le piège : ajouter. La longueur a gagné cm, mais la largeur ne gagne pas cm : cm donnerait un rectangle d'une autre forme, presque carré. Réponse : et la largeur mesure cm.6
Un triangle rectangle a des côtés de cm, cm et cm. On le réduit avec le rapport . a) Calculer les longueurs des côtés du triangle réduit. b) Le triangle réduit est-il encore rectangle ? Pourquoi ?Voir la correction
a) Réduire avec le rapport , c'est multiplier chaque longueur par . cm ; cm ; cm. b) Oui : une réduction change les longueurs, mais JAMAIS les angles. L'angle droit reste droit. ⭐ Contrôle avec Pythagore : . ⛔ Le piège : enlever ou cm à chaque côté. Un rapport se MULTIPLIE : on n'enlève pas la même longueur partout, on garde les mêmes proportions. Réponse : cm, cm et cm ; le triangle réduit est rectangle, comme le modèle.7
Un rectangle de cm sur cm est agrandi avec le rapport . a) Quelles sont les dimensions du rectangle agrandi ? b) Calculer l'aire de chacun des deux rectangles. c) Par combien l'aire a-t-elle été multipliée ?Voir la correction
a) Je multiplie chaque longueur par : cm et cm. b) Petit rectangle : cm². Grand rectangle : cm². c) : l'aire a été multipliée par , c'est-à-dire par . ⭐ Le dessin le montre sans calcul : le petit rectangle tient fois dans la longueur ET fois dans la largeur, soit fois en tout. ⛔ Le piège : multiplier l'aire par et répondre cm². La longueur ET la largeur sont multipliées par : l'aire l'est donc deux fois. Réponse : cm sur cm ; cm² et cm² ; l'aire est multipliée par .8
Une boîte en forme de pavé droit mesure cm de long, cm de large et cm de haut. On l'agrandit avec le rapport . a) Quelles sont les dimensions de la grande boîte ? b) Calculer les deux volumes. c) Par combien le volume a-t-il été multiplié ?Voir la correction
a) Je multiplie chaque longueur par : cm, cm et cm. b) Petite boîte : cm³. Grande boîte : cm³. c) : le volume est multiplié par . ⭐ Pourquoi : un volume est le produit de TROIS longueurs, et chacune a été multipliée par . Le dessin le montre : la grande boîte est faite de petites. ⛔ Le piège : répondre « trois fois plus grand, donc cm³ ». Le rapport porte sur les longueurs, pas sur le volume. Réponse : cm, cm et cm ; cm³ et cm³ ; le volume est multiplié par .
Type devoir : exercices 9 à 16niveau 2
Plusieurs étapes, comme au contrôle. Je convertis, je nomme la grandeur, puis je justifie chaque calcul.
Rappel de cours
- Retrouver une échelle : je mets les deux longueurs dans la MÊME unité, puis je divise la longueur réelle par celle du plan. Le quotient est le dénominateur .
- Retrouver un rapport : je DIVISE une longueur de la nouvelle figure par la longueur correspondante de l'ancienne. Jamais de soustraction.
- Je nomme la grandeur avant de calculer : une longueur se multiplie par , une aire (gazon, peinture, tissu) par , un volume (eau, contenance) par .
- Si l'aire est multipliée par , les longueurs l'ont été par , car .
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Sur une carte à l'échelle , un itinéraire à vélo mesure cm. a) Quelle est sa longueur réelle, en cm puis en km ? b) Un autre itinéraire fait km. Quelle longueur a-t-il sur la carte ? c) Compléter : sur cette carte, cm représente…Voir la correction
a) Je vais vers la réalité : je multiplie. cm. Je convertis : km cm, donc km. b) Je vais vers la carte : je convertis, puis je divise. km cm, et cm. c) cm représente cm, c'est-à-dire exactement km. Sur cette carte, les centimètres se lisent directement en kilomètres. ⛔ Le piège : diviser par pour passer des cm aux km. : une balade à vélo de km ! Des cm aux km, il y a DEUX conversions : vers les mètres, puis . Réponse : km ; cm ; cm représente km.carte (cm) réel (cm) réel (km) 1 100 000 1 13,5 1 350 000 13,5 21 2 100 000 21 10
Un architecte doit dessiner le plan d'une maison rectangulaire de m sur m, sur une feuille A4 de cm sur cm. Il hésite entre les échelles et . a) Calculer les dimensions de la maison sur le plan, pour chaque échelle. b) Quelle échelle doit-il choisir ? c) Laquelle donnerait le plan le plus détaillé, si la feuille était assez grande ?Voir la correction
a) Je convertis d'abord : m cm et m cm. Vers le plan, je divise. Au : cm et cm. Au : cm et cm. b) Au , la maison fait cm de long : plus que les cm de la feuille. Il doit choisir le : cm sur cm tiennent largement. c) Le : le plus petit dénominateur donne le plus grand dessin, donc le plus de détails. ⛔ Le piège : garder le parce que « cm, c'est presque cm ». Un plan qui dépasse de mm est coupé, et il faut encore des marges. Réponse : cm sur cm au , cm sur cm au ; il choisit le .11
Une photo mesure cm sur cm. On veut l'agrandir en poster, sans la déformer : la largeur du poster doit être de cm. a) Quel est le rapport d'agrandissement ? b) Quelle sera la longueur du poster ? c) Léo propose d'ajouter cm à chaque côté. Quelles dimensions obtient-il ? Pourquoi sa photo sera-t-elle déformée ?Voir la correction
a) Je divise la nouvelle largeur par l'ancienne : . b) Toutes les longueurs sont multipliées par : cm. c) Léo obtient cm sur cm. Mais , alors que : les deux côtés n'ont pas été multipliés par le même nombre. La photo est étirée en largeur, les visages sont élargis. ⭐ Le signe : chez Léo, le poster est presque carré ( sur ), alors que la photo est nettement plus longue que large. ⛔ Le piège : ajouter la même longueur partout. Un agrandissement MULTIPLIE toutes les longueurs par le même nombre ; ajouter garde les écarts, pas la forme. Réponse : ; le poster mesure cm sur cm ; Léo obtiendrait cm sur cm, une image déformée.12
Un terrain de basket mesure m sur m. Sur un plan, sa longueur est de cm. a) À quelle échelle le plan est-il dessiné ? b) Quelle est la largeur du terrain sur le plan ? c) Le cercle central a un rayon de m. Quel est son rayon sur le plan, en mm ?Voir la correction
a) Je mets les deux longueurs dans la même unité : m cm. Puis je divise la réalité par le plan : . L'échelle est . b) Vers le plan, je divise : m cm, et cm. c) m cm, et cm, soit mm. ⭐ Contrôle : et . Le plan a bien la forme du terrain. ⛔ Le piège : diviser par et annoncer une échelle . Des mètres et des centimètres ne se divisent pas entre eux : je convertis d'abord. Réponse : l'échelle est ; la largeur mesure cm ; le rayon mesure mm.13
Au bas d'une carte, l'échelle est dessinée : un segment de cm porte l'indication « km ». a) Que représente cm sur cette carte ? b) Écrire l'échelle de la carte sous la forme . c) Sur la carte, deux refuges sont à cm l'un de l'autre. Quelle distance les sépare, en km ?Voir la correction
a) cm pour km : je ramène à cm en divisant par . km, soit m. b) Je convertis dans la même unité : km cm. Donc cm représente cm : l'échelle est . c) Je vais vers la réalité : km. ⭐ Autre chemin : cm km. ⛔ Le piège : écrire l'échelle « ». Une échelle compare deux longueurs dans la MÊME unité, avec en haut. Réponse : cm représente m ; l'échelle est ; les refuges sont à km.14
Un logo carré est imprimé sur un tee-shirt : son aire est de cm². Sur une casquette, on imprime une réduction du même logo, d'aire cm². a) Par combien l'aire a-t-elle été divisée ? b) Par combien les longueurs ont-elles été divisées ? Quel est le rapport de réduction ? c) Quelle est la longueur du côté de chaque logo ?Voir la correction
a) : l'aire a été divisée par . b) Les aires se multiplient par : je cherche le nombre qui, multiplié par lui-même, donne . C'est , car . Les longueurs ont été divisées par : le rapport de réduction est . c) Grand logo : , son côté mesure cm. Petit logo : , son côté mesure cm. Et : c'est cohérent. ⛔ Le piège : dire « l'aire est divisée par , donc le rapport est ». Le côté mesurerait cm, et l'aire cm², pas . Réponse : l'aire est divisée par , les longueurs par ; ; les côtés mesurent cm et cm.15
Une pelouse rectangulaire mesure m sur m. Pour la semer, on compte g de graines par m². On l'agrandit en multipliant ses deux dimensions par . a) Quelles sont les nouvelles dimensions ? b) Calculer l'aire de l'ancienne et de la nouvelle pelouse. Par combien l'aire a-t-elle été multipliée ? c) Quelle masse de graines faut-il pour la nouvelle pelouse ?Voir la correction
a) m et m. b) Ancienne : m². Nouvelle : m². : l'aire est multipliée par , c'est . c) Les graines se comptent à l'AIRE : g, soit kg. ⭐ Autre chemin : l'ancienne pelouse demandait g ; avec le facteur , g. ⛔ Le piège : multiplier les graines par , comme les longueurs : g. Il manquerait g de graines : un tiers de la pelouse resterait nu. Réponse : m sur m ; m² puis m², soit fois plus ; il faut kg de graines.16
Un aquarium a la forme d'un pavé droit de cm de long, cm de large et cm de haut. a) Calculer son volume en cm³, puis en litres. b) Le magasin vend un modèle agrandi avec le rapport . Quelles sont ses dimensions et son volume, en litres ? c) Le vendeur dit : « deux fois plus grand, donc deux fois plus d'eau ». A-t-il raison ?Voir la correction
a) cm³. Comme L cm³, cela fait L. b) Chaque dimension est multipliée par : cm, cm et cm. Volume : cm³, soit L. c) Non : . Le grand aquarium contient fois plus d'eau, car . ⛔ Le piège : croire le vendeur et prévoir L. Il manquerait L d'eau ; et L d'eau pèsent environ kg, que le meuble doit porter. Réponse : L ; cm, cm et cm pour L ; le vendeur a tort, il y a fois plus d'eau.
Problèmes : exercices 17 à 20niveau 3
Des situations réelles. Je repère ce qui est à l'échelle, je nomme la grandeur, je calcule, puis une phrase de réponse.
Rappel de cours
- Dans un problème, je repère d'abord ce qui est à l'échelle (une carte, un plan, une maquette) et le rapport qui relie les deux mondes.
- Je nomme la grandeur demandée : une longueur (), une surface (), une contenance ou la masse d'un même matériau ().
- Sur une carte au , cm² ne représente pas cm², mais cm² : une aire se lit avec le carré du rapport.
17Le marathon au bout d'une ficelle
Un marathon mesure km. Un club veut reporter le tracé de la course, déplié, sur une ficelle, à l'échelle d'une carte. a) Convertir km en cm. b) Quelle longueur de ficelle faut-il pour une carte au ? au ? au ? Arrondir au cm. c) La ficelle doit tenir sur une table de cm. Quelle carte choisir ? d) À quelle échelle la ficelle mesurerait-elle exactement m ?Voir la correction
a) km cm, donc cm. b) Vers la carte, je divise par le dénominateur. Au : , environ cm. Au : , environ cm. Au : , environ cm. c) Seule la carte au donne une ficelle plus courte que cm. Doubler le dénominateur divise la longueur par deux. d) Je veux cm de ficelle : . L'échelle serait . ⛔ Le piège : choisir la carte au plus petit dénominateur « parce qu'elle est plus précise ». Elle l'est, mais son tracé fait m : il ne tient pas sur la table. Réponse : cm ; environ cm, cm et cm ; il faut la carte au ; à l'échelle , la ficelle mesurerait m.18Le bassin olympique et le petit bassin
Un bassin olympique mesure m de long, m de large et m de profondeur. Une piscine de quartier a un bassin de m sur m, profond de m. a) Montrer que le petit bassin est une réduction du grand. Quel est le rapport ? b) Calculer l'aire de la surface de l'eau de chaque bassin. Retrouver le rapport des aires avec . c) Calculer le volume d'eau de chaque bassin. Retrouver le rapport des volumes avec . d) Une bâche couvre exactement le petit bassin. Combien de bâches identiques faut-il pour couvrir le grand ?Voir la correction
a) Je divise chaque dimension du petit bassin par celle du grand : ; ; . Les trois rapports sont égaux : c'est une réduction de rapport , c'est-à-dire . b) Grand : m². Petit : m². , et : l'aire est divisée par . c) Grand : m³. Petit : m³. , et : le volume est divisé par . d) Une bâche couvre une AIRE : il en faut pour le grand bassin, comme le montre le dessin. ⭐ En litres, avec m³ L : le grand bassin contient L, le petit L. ⛔ Le piège : croire qu'un bassin « deux fois plus petit » contient deux fois moins d'eau. Deux fois moins long, moins large ET moins profond : huit fois moins d'eau. Réponse : ; m² et m², rapport ; m³ et m³, rapport ; il faut bâches.19Les grêlons
Un grêlon de cm de diamètre pèse environ g. Lors des orages violents, on ramasse des grêlons de cm, parfois de cm. On considère que tous les grêlons ont la même forme et sont faits de la même glace. a) Un grêlon de cm est un agrandissement de celui de cm. Quel est le rapport ? b) Par combien son volume est-il multiplié ? En déduire sa masse. c) Même question pour un grêlon de cm. d) Le grêlon de cm n'est que deux fois plus large que celui de cm. Combien de fois plus lourd est-il ?Voir la correction
a) : toutes les longueurs sont multipliées par . b) Le volume est multiplié par . La glace est la même : la masse suit le volume, elle est aussi multipliée par . g. ⭐ Le dessin range chaque grêlon dans une boîte cubique : la grande boîte contient petites. c) , et . Masse : g, plus qu'une plaquette de beurre de g. d) De cm à cm, le rapport n'est que , mais la masse est multipliée par : g. Doubler la taille, c'est multiplier la masse par huit. ⛔ Le piège : penser qu'un grêlon fois plus large pèse fois plus, soit g. Il pèse g : une masse se compte au VOLUME, avec . Réponse : ; volume et masse multipliés par , soit g ; par pour cm, soit g ; fois plus lourd.20La forêt qui disparaît
Entre août 2022 et juillet 2023, environ km² de forêt ont été détruits en Amazonie brésilienne. On veut représenter cette surface sur une carte au . a) Que représente cm sur cette carte, en km ? b) Que représente un carré de cm de côté sur la carte ? Donner son aire réelle en km². c) Quelle aire, en cm², les km² occupent-ils sur la carte ? Donner la largeur d'un rectangle de cm de long qui la représente. d) Inès répond : « cm pour km, donc km² font cm² ». Quelle est son erreur ?Voir la correction
a) cm représente cm. Je convertis : km. b) Chaque côté du carré représente km : c'est un carré de km sur km, d'aire km². c) Chaque cm² de carte vaut km², donc cm². Un rectangle de cm de long doit avoir une largeur de cm. d) Inès a divisé l'aire par , le rapport des LONGUEURS. Une aire se divise par . Sa carte montrerait une forêt détruite dix fois trop grande. ⭐ Contrôle : cm sur la carte font km, cm font km, et km². ⛔ Le piège : traiter une aire comme une longueur. Sur une carte, les aires se lisent avec le carré du rapport. Réponse : cm représente km ; cm² représente km² ; cm², par exemple un rectangle de cm sur cm ; Inès a oublié de mettre le rapport au carré.