Version prof → Mathématiques · Lycée général · 2de · Seconde

Séquence 3 · Nombres réels : intervalles, valeur absolue et nombres irrationnels

La calculatrice affiche 1,414213562 pour √2 : est-ce la valeur exacte ? Comment décrire précisément un ensemble de nombres, une marge d'erreur, une tolérance ?

Repères pour le professeur

Voie · niveauLycée général · Seconde
DisciplineMathématiques
Programme officielProgramme de mathématiques de 2de générale et technologique publié au BO du 2 avril 2026, en vigueur à la rentrée 2026.
Place dans le programmeProgramme de mathématiques de seconde générale et technologique (BO du 2 avril 2026, en vigueur à la rentrée 2026), partie « Nombres et calculs, algèbre », section « Nombres réels »
Durée totale2 séances + 1 évaluation ≈ 3 h 05
ModalitéEnseignement à distance : classe virtuelle + travail autonome + rendu sur l'ENT

Objectifs et capacités

Objectifs

Capacités travaillées (BO)

Notions et définitions

nombre entier, décimal, rationnel, réelnombre irrationnel (√2, π)intervalle, borne, crochetvaleur absolue, distance entre deux réelsencadrement, amplitude, arrondi

Repères historiques

Ressources de la séquence

Ancrage dans le programme, notions, repères, débats, bibliographie et différenciation, communs à toutes les séances.

Ancrage dans le programme officiel

Ce que dit le programme : « La notation de la valeur absolue est introduite pour exprimer la distance entre deux nombres réels et caractériser les intervalles de centre donné. »

Capacité attendue : « Donner un encadrement, d'amplitude donnée, d'un nombre réel par des décimaux. »

Démonstration au programme : « Le nombre réel √2 est irrationnel. »

Compétences : « L'évaluation doit permettre de repérer les acquis des élèves en lien avec les six compétences mathématiques : chercher, modéliser, représenter, raisonner, calculer, communiquer. »

Épreuve anticipée de mathématiques (fin de 1re, note de service du 11 septembre 2026) : écrite, 2 heures, coefficient 2. « Elle entre en vigueur à compter de l'année scolaire 2026-2027, pour les épreuves présentées au titre la session 2028. » « La première partie est notée sur 6 points et la seconde partie est notée sur 14 points. » « L'usage de la calculatrice n'est pas autorisé pour l'ensemble de l'épreuve. » « La maîtrise de la langue est prise en compte à hauteur de deux points sur vingt » (note de service du 11 septembre 2026 (BO) ; épreuve anticipée de mathématiques (éduscol)).

Notions : définitions rigoureuses

Nombre rationnel
Nombre qui peut s'écrire p/q avec p entier relatif et q entier non nul ; ensemble ℚ.
Nombre irrationnel
Réel qui n'est pas rationnel, comme √2 ou π.
Intervalle
Ensemble des réels compris entre deux bornes, incluses ou exclues : [a ; b], ]a ; b[, [a ; +∞[…
Valeur absolue
|a| est la distance de a à 0 ; |x − a| est la distance entre x et a.
Encadrement
Deux décimaux d et d' tels que d ≤ x ≤ d' ; d' − d est l'amplitude.
Chiffres significatifs
Chiffres d'un nombre à partir du premier chiffre non nul, qui traduisent sa précision.

Repères

DateÉvénement
Ve siècle av. J.‑C.Les pythagoriciens découvrent qu'on ne peut pas exprimer la diagonale du carré comme rapport d'entiers à son côté.
vers 300 av. J.‑C.Euclide traite des grandeurs incommensurables au livre X des Éléments.
1585Simon Stevin publie La Disme et popularise les fractions décimales.
1872Dedekind et Cantor proposent des constructions rigoureuses des nombres réels.

Les historiens en débat

La découverte de grandeurs incommensurables a ébranlé l'arithmétique des pythagoriciens, pour qui tout était rapport de nombres entiers. Il a fallu deux millénaires pour construire rigoureusement l'ensemble des réels, au XIXe siècle. Le programme invite à distinguer « nombres réels » et « nombres de la calculatrice », qui ne sont que des approximations décimales. Synthèse du professeur.

Pour aller plus loin

Sources et bibliographie

Différenciation : un rythme de travail différent

Déroulé d'ensemble

SéanceTitreDuréeObjectif
Séance 1Ensembles de nombres et nombres irrationnels65 minclasser des nombres et comprendre pourquoi √2 n'est pas un quotient d'entiers
Séance 2Intervalles, valeur absolue et encadrements65 mindécrire une tolérance et encadrer un réel
ÉvaluationÉvaluation de fin de séquence (/20)55 minVérifier les acquis : connaissances, capacités, rédaction

Chaque séance dure environ 55 minutes à distance : lancement en classe virtuelle ou par message sur l'ENT, recherche du problème (calculatrice, tableur, GeoGebra ou Python dans le navigateur), mise en commun, cours et trace écrite. Les élèves renvoient la fiche à trous et leur production par l'ENT ou en photo.

Séance 1 · Ensembles de nombres et nombres irrationnels

65 min

Séance approfondie : cours développé, documents sourcés, activités exigeantes, corrigés et barème.

Problématique de la séance

La calculatrice donne‑t‑elle la valeur exacte de √2 ?

Déroulé minuté à distance

Le cours développé (récit du professeur) · Des entiers aux réels

On emboîte les ensembles : ℕ (entiers naturels) ⊂ ℤ (entiers relatifs) ⊂ 𝔻 (décimaux, de la forme a/10ⁿ) ⊂ ℚ (rationnels, de la forme p/q) ⊂ ℝ (réels, abscisses des points d'une droite graduée). Un réel qui n'est pas rationnel est irrationnel : √2, √3, π. 1/3 est rationnel mais non décimal : 3 × 1/3 = 1, alors qu'un décimal multiplié par 3 ne peut pas donner exactement 1 avec une écriture finie de 0,333… La calculatrice ne manipule que des valeurs approchées : 1,414213562² = 1,99999999979…, pas 2. Raisonnement par l'absurde : pour démontrer une propriété, on suppose son contraire et on aboutit à une contradiction.

Document 1 · Le carré de surface 2

Situation-problème.

Un artisan veut découper un carré de 2 m² dans une plaque. La calculatrice indique que le côté mesure 1,414213562 m. Un élève affirme : « C'est la valeur exacte, puisque la calculatrice l'affiche. »

Source : Situation construite pour la séance par le professeur (données fictives, choisies pour être réalistes).

Activité 1 · Chercher

12 min
Essentiel

Supports : Document 1

Consigne :

Vérifiez à la main et à la calculatrice.

  1. Calculez 1,4² et 1,5². Que peut‑on dire de √2 ?
    ✔ Corrigé :

    1,96 < 2 < 2,25, donc 1,4 < √2 < 1,5.

  2. Calculez 1,414213562² en posant ou avec un logiciel de calcul exact. Est‑ce exactement 2 ?
    ✔ Corrigé :

    Le dernier chiffre de 1,414213562² est 4 (2 × 2), donc ce n'est pas 2 : la valeur affichée est approchée.

  3. Rangez dans le plus petit ensemble : 3 ; −2 ; 0,25 ; 2/3 ; π.
    ✔ Corrigé :

    ℕ ; ℤ ; 𝔻 ; ℚ ; ℝ.

Critère de réussitePoints
Résultats justes et justifiés6
Total de l'activité6

Activité 2 · Raisonner

18 min
Essentiel

Supports : Cours

Consigne :

Préparez la démonstration de l'irrationalité de √2.

  1. Montrez que le carré d'un nombre impair 2k + 1 est impair.
    ✔ Corrigé :

    (2k + 1)² = 4k² + 4k + 1 = 2(2k² + 2k) + 1, impair.

  2. En déduire : si p² est pair, alors p est pair.
    ✔ Corrigé :

    Si p était impair, p² serait impair : contradiction, donc p est pair.

  3. Si p = 2k et p² = 2q², que dire de q ?
    ✔ Corrigé :

    4k² = 2q² donne q² = 2k², donc q² pair et q pair.

Critère de réussitePoints
Méthode et résultats7
Total de l'activité7

Activité 3 · Démontrer

15 min
Travail à rendre

Supports : Documents et cours

Consigne :

Rédigez en 8 à 10 lignes la démonstration complète : √2 n'est pas rationnel. Pour bien commencer : Supposons que √2 = p/q, fraction irréductible… · En élevant au carré, on obtient… · Ceci est absurde car…

✔ Corrigé rédigé :

Hypothèse de l'absurde avec une fraction irréductible ; p² = 2q² ; p pair puis q pair ; contradiction avec l'irréductibilité ; conclusion. Phrases de liaison (donc, or, ainsi).

Critère de réussitePoints
Raisonnement5
Rédaction2
Total de l'activité7

Trace écrite (à faire recopier ou à déposer sur l'ENT)

Un réel qui ne s'écrit pas p/q est dit irrationnel. √2 est irrationnel : la calculatrice n'en donne qu'une valeur approchée. Pour démontrer par l'absurde, on suppose le contraire et on aboutit à une contradiction.

Barème récapitulatif des activités notées

ActivitéPoints
Activité 1 · Chercher6
Activité 2 · Raisonner7
Activité 3 · Démontrer7
Total20 / 20

Séance 2 · Intervalles, valeur absolue et encadrements

65 min

Séance approfondie : cours développé, documents sourcés, activités exigeantes, corrigés et barème.

Problématique de la séance

Comment traduire « 25 mm à 0,2 mm près » ?

Déroulé minuté à distance

Le cours développé (récit du professeur) · Intervalles et distances

L'ensemble des réels x tels que a ≤ x ≤ b est l'intervalle [a ; b] ; le crochet tourné vers l'extérieur exclut la borne : ]a ; b[, [a ; +∞[ (l'infini est toujours exclu). Sur une droite graduée, on hachure ou on colore la partie concernée. La valeur absolue |a| est la distance de a à 0 : |−3| = 3. La distance entre x et a est |x − a|. Ainsi |x − a| ≤ r signifie que x est à une distance au plus r de a : x ∈ [a − r ; a + r], intervalle de centre a et de rayon r. Un encadrement de √2 d'amplitude 10⁻² est 1,41 ≤ √2 ≤ 1,42 ; on l'obtient par balayage : on teste 1,40², 1,41², 1,42²…

Document 1 · Contrôle qualité

Situation-problème.

Un atelier fabrique des axes de 25 mm de diamètre. Le cahier des charges impose une tolérance de 0,2 mm. Le contrôleur a mesuré quatre axes : 24,75 mm ; 24,9 mm ; 25,2 mm ; 25,23 mm.

Source : Situation construite pour la séance par le professeur (données fictives, choisies pour être réalistes).

Activité 1 · Chercher

12 min
Essentiel

Supports : Document 1

Consigne :

Traduisez la tolérance.

  1. Écrivez la condition sur le diamètre x avec une valeur absolue.
    ✔ Corrigé :
    x − 25≤ 0,2.
  2. Écrivez l'intervalle correspondant et représentez‑le.
    ✔ Corrigé :

    [24,8 ; 25,2], bornes incluses.

  3. Quels axes sont conformes ?
    ✔ Corrigé :

    24,9 et 25,2 ; 24,75 et 25,23 sont rejetés.

Critère de réussitePoints
Résultats justes et justifiés6
Total de l'activité6

Activité 2 · S'entraîner

18 min
Essentiel

Supports : Cours

Consigne :

Résolvez.

  1. Écrivez sous forme d'intervalle : −1 < x ≤ 4 ; x ≥ 3.
    ✔ Corrigé :

    ]−1 ; 4] ; [3 ; +∞[.

  2. Résolvez |x − 2| ≤ 5.
    ✔ Corrigé :

    x ∈ [−3 ; 7].

  3. Par balayage au centième, encadrez √5.
    ✔ Corrigé :

    2,23² = 4,9729 et 2,24² = 5,0176, donc 2,23 ≤ √5 ≤ 2,24.

Critère de réussitePoints
Méthode et résultats7
Total de l'activité7

Activité 3 · Programmer

15 min
Travail à rendre

Supports : Documents et cours

Consigne :

Complétez et expliquez une fonction Python qui encadre √2 par balayage : def encadre(n) : x prend la valeur 1 et pas la valeur 10⁻ⁿ ; tant que (x + pas)² ≤ 2, x augmente de pas ; la fonction renvoie x et x + pas. Rédigez 6 lignes d'explication. Pour bien commencer : Le programme part de… · À chaque tour de boucle… · Il s'arrête quand…

✔ Corrigé rédigé :

Boucle non bornée (while) ; condition (x + pas)² ≤ 2 ; à la sortie, x² ≤ 2 < (x + pas)² ; encadrement d'amplitude 10⁻ⁿ ; limite : les flottants sont des valeurs approchées.

Critère de réussitePoints
Raisonnement5
Rédaction2
Total de l'activité7

Trace écrite (à faire recopier ou à déposer sur l'ENT)

|x − a| ≤ r signifie que x appartient à l'intervalle de centre a et de rayon r. La valeur absolue de x − a est la distance entre x et a. Un encadrement de √2 d'amplitude 0,01 est 1,41 ≤ √2 ≤ 1,42.

Barème récapitulatif des activités notées

ActivitéPoints
Activité 1 · Chercher6
Activité 2 · S'entraîner7
Activité 3 · Programmer7
Total20 / 20

Fiche à trous · corrigé

Un nombre rationnel peut s'écrire comme quotient de deux entiers.

√2 et π sont des nombres irrationnels.

Dans un intervalle, l'infini est toujours exclu.

|x − a| est la distance entre x et a sur la droite graduée.

La version élève contient la même fiche avec une banque de mots (papier ou ENT).

Évaluation de fin de séquence (/20) · barème et corrigé

Évaluation sur 20 à faire en temps limité sur l'ENT ou sur papier, puis à renvoyer en photo ; le corrigé et le barème servent aussi à l'autoévaluation. En Bac Pro, elle est construite comme une situation de contrôle en cours de formation (problème contextualisé, compétences évaluées) ; en 1re générale, elle prépare à l'épreuve anticipée (automatismes sans calculatrice et exercices) ; en Terminale générale, aux exercices indépendants de l'épreuve de spécialité.

N°QuestionBarèmeCorrigé et critères
1Placez chaque nombre dans le plus petit ensemble qui le contient (ℕ, ℤ, 𝔻, ℚ, ℝ) : −4 ; 7/4 ; 1/3 ; √9 ; √5.4 pts−4 ∈ ℤ ; 7/4 = 1,75 ∈ 𝔻 ; 1/3 ∈ ℚ (non décimal) ; √9 = 3 ∈ ℕ ; √5 ∈ ℝ (irrationnel). Un point pour quatre réponses justes, trois points au total pour les cinq, un point pour la justification de 1/3.
2Une pièce usinée doit mesurer 25 mm avec une tolérance de 0,2 mm. Traduisez cette condition par une inégalité avec une valeur absolue, puis par un intervalle. Les pièces de 24,85 mm, 25,21 mm et 25,2 mm sont‑elles conformes ?8 pts|x − 25| ≤ 0,2, soit x ∈ [24,8 ; 25,2]. 24,85 : oui ; 25,21 : non (distance 0,21) ; 25,2 : oui (borne incluse). Traduction (3 pts), intervalle (2 pts), décisions justifiées (3 pts).
3Démontrez que √2 est irrationnel en complétant puis en rédigeant le raisonnement par l'absurde : on suppose √2 = p/q avec p/q irréductible… Pour bien commencer : *Supposons que…* · *On en déduit que…* · *Ceci contredit…*8 ptsp² = 2q², donc p² est pair, donc p est pair (le carré d'un impair est impair), p = 2k ; alors 4k² = 2q², q² = 2k², q est pair : p et q sont pairs, la fraction n'était pas irréductible, contradiction. Structure de l'absurde (3 pts), étapes justifiées (4 pts), conclusion (1 pt).
Total20 pts

Pistes pour un rythme de travail différent