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01Partie 1 : Nombres et calcul★★★ Tombe chaque annéeCycle 4 · BOEN 2020 · Thème AProgramme Seconde · Nombres et calculs

Numération · Systèmes de bases

Comprendre la numération décimale · Convertir entre bases · Lire et écrire tout entier · Notations scientifiques et préfixes.

Sur cette page

Comprendre

Avant de commencer

Vous utilisez les nombres depuis l'enfance. Ce Cours va rendre visible ce que vous faites déjà sans y penser, puis étendre ce mécanisme à d'autres bases. Lisez-le en entier avant de passer à la Méthode.

Le principe positionnel : la valeur dépend de la position

12 et 21 utilisent les mêmes chiffres mais ne valent pas la même chose. La différence, c'est la position. Dans notre système, chaque rang vaut 10 fois le rang à sa droite, c'est pour ça qu'on appelle ça le système décimal.

Le nombre 345 dans ses boîtes
3
position 2
(centaines)
3 × 10² = 300
4
position 1
(dizaines)
4 × 10¹ = 40
5
position 0
(unités)
5 × 10⁰ = 5
345 = 3×10² + 4×10¹ + 5×10⁰ = 300 + 40 + 5

Formule clé : valeur d'un chiffre = chiffre × base^position. Les positions se numérotent de droite à gauche en partant de 0.

⚠️ Le zéro occupant
Dans 4 062, le zéro n'est pas « rien », il occupe la position des centaines et décale le 4 à la position des milliers.
4 062 = 4×1000 + 0×100 + 6×10 + 2
Sans lui : 462 ≠ 4062. En binaire : 1001₂ ≠ 11₂.
Additif vs positionnel
Système romain (additif) : la valeur d'un symbole est fixe, VIII = 5+1+1+1 = 8.
Système décimal (positionnel) : même chiffre, valeur différente selon la position, le 1 dans 100 vaut 100, dans 10 vaut 10, dans 1 vaut 1.
En romain : IV = 5−1 = 4 (symbole plus petit avant plus grand → soustraction).

L'indice de base : lire 1101₂ sans se tromper

Le petit chiffre en bas à droite s'appelle l'indice de base. Il indique dans quelle base est écrit le nombre. Sans indice → base 10 par défaut.

ÉcritureSignification
345pas d'indice → base 10 · = trois cent quarante-cinq
1101₂indice 2 → base 2 (binaire) · vaut 13 en décimal
1F₁₆indice 16 → base 16 (hexadécimal) · vaut 31 en décimal
17₈indice 8 → base 8 (octal) · vaut 15 en décimal

Piège classique

1101₂ ≠ 1101. Sans l'indice, on lirait « mille cent un ». Avec l'indice ₂, c'est un binaire qui vaut 13. Repérer l'indice avant tout calcul, c'est le réflexe numéro 1.

Les autres bases : même principe, autre rythme

On a choisi 10 parce qu'on a 10 doigts. Mais le principe positionnel fonctionne avec n'importe quelle base. L'idée clé : dans une base b, on utilise exactement b chiffres (de 0 à b−1), et on passe au rang suivant dès qu'on a compté b fois.

Comment on compte de 0 à 7 dans chaque base
Valeur réelle01234567
Base 1001234567
Base 2011011100101110111
Base 1601234567

En base 2, on n'a que 0 et 1, dès qu'on veut écrire 2, on n'a plus de chiffre disponible : on passe au rang suivant et on écrit 10₂. Même logique qu'en base 10 où après 9 on écrit 10.

Base 10 : décimal
Chiffres : 0 à 9
Passage au rang : tous les 10
Notation : 345
Base 2 : binaire
Chiffres : 0 et 1
Passage au rang : tous les 2
Notation : 1101₂
La langue des ordinateurs
Base 16 : hexadécimal
Chiffres : 0–9 puis A–F
A=10 · B=11 · C=12
D=13 · E=14 · F=15
Codes couleurs, adresses mémoire
La même formule dans chaque basechiffre × base^position
1101₂ = 1×2³ + 1×2² + 0×2¹ + 1×2⁰ = 8+4+0+1 = 13
1F₁₆ = 1×16¹ + 15×16⁰ = 16+15 = 31 (F vaut 15)
17₈ = 1×8¹ + 7×8⁰ = 8+7 = 15

Dans chaque cas : on repère l'indice de base → on numérote les positions → on multiplie → on additionne. Rien de plus.

Notation scientifique et préfixes : lire les très grands et très petits nombres

La notation scientifique

Forme : a × 10ⁿ avec 1 ≤ a < 10 et n entier.
On l'utilise pour éviter d'écrire des dizaines de zéros, et pour comparer des grandeurs très différentes.

Grands nombres → exposant +
300 000 = 3 × 10⁵
47 000 = 4,7 × 10⁴
virgule déplacée vers la gauche
Petits nombres → exposant −
0,003 = 3 × 10⁻³
0,000 047 = 4,7 × 10⁻⁵
virgule déplacée vers la droite
Méthode : déplacer la virgule jusqu'à avoir un chiffre entre 1 et 9 devant elle. Compter les rangs déplacés → c'est l'exposant. Gauche → positif · Droite → négatif. Les puissances (dont les puissances de 10) sont approfondies dans la fiche N°4.
Les préfixes du Système International (SI) : ils s'appliquent à toutes les unités

Ces préfixes se placent devant n'importe quelle unité : mètre, gramme, litre, seconde… Pour passer d'un préfixe au suivant, on multiplie ou divise par 10 (ou par une puissance de 10).

PréfixeSymbolePuissanceValeurExemples
gigaG10⁹1 000 000 000Go, GHz
mégaM10⁶1 000 000Mo, MW, MHz
kilok10³1 000km, kg, ko, kW
hectoh10²100hm, hg, ha
década10¹10dam, dag, dal
unité de base10⁰1m, g, l, s, octet…
décid10⁻¹0,1dm, dg, dl
centic10⁻²0,01cm, cg, cl
millim10⁻³0,001mm, mg, ms, ml
microμ10⁻⁶0,000 001μm, μg
nanon10⁻⁹0,000 000 001nm

Conversions courantes à ne pas confondre

1 m = 10 dm = 100 cm = 1 000 mm · 1 km = 1 000 m
1 m² = 100 dm² = 10 000 cm² · 1 km² = 1 000 000 m² · 1 ha = 10 000 m²
1 m³ = 1 000 dm³ = 1 000 000 cm³ · 1 dm³ = 1 L = 1 000 mL = 1 000 cm³

Bit et octet : spécifiques au numérique

Un bit = le plus petit élément d'information, vaut 0 ou 1. · Un octet = 8 bits.
Les préfixes SI s'appliquent aux octets : 1 Go = 10⁹ octets = 8 × 10⁹ bits
Exemple : une clé USB de 8 Go → 8 × 10⁹ × 8 = 6,4 × 10¹⁰ bits

Écriture en lettres : les 3 règles d'accord

Les 3 règlestout le reste s'en déduit
CENT
✓ Avec -s
200 → deux cents
multiplié + rien après
✗ Sans -s
205 → deux cent cinq
suivi d'un chiffre
VINGT
✓ Avec -s
80 → quatre-vingts
seul cas possible
✗ Sans -s
82 → quatre-vingt-deux
suivi d'un chiffre
MILLE
Toujours invariable, jamais de -s
2 000 → deux mille · 5 000 → cinq mille · jamais deux milles
Tirets
Réforme 1990 + arrêté 2021 : tirets généralisés autorisés.
Au CRPE : les deux graphies sont acceptées.
Bizarrerie du français
70 = soixante-dix (60+10)
80 = quatre-vingts (4×20)
90 = quatre-vingt-dix (4×20+10)
NombreCorrectErreur fréquentePourquoi
80quatre-vingtsquatre-vingt-s car seul
81quatre-vingt-unquatre-vingts-unpas de -s : suivi de "un"
200deux centsdeux cent-s car 2×100, rien après
201deux cent undeux cents unpas de -s : suivi de "un"
2 000deux milledeux millesmille invariable
Le piège de la ficheErreur très fréquente

Piège n°1 : Ne pas voir l'indice de base

On croit : Lire 1101₂ comme « mille cent un »

En réalité : Le ₂ indique la base 2, ce nombre vaut 13 en décimal, pas 1101.

Réflexe : chercher l'indice avant tout calcul. Sans indice → base 10.

Le piège de la ficheErreur n°1 en conversion

Piège n°2 : Lire les restes dans le mauvais sens

On croit : Convertir 13 → base 2 : restes 1,0,1,1 → écrire 1011₂

En réalité : On lit de BAS en HAUT → 1101₂. Vérification : 8+4+0+1 = 13 ✓

La vérification prend 10 secondes et évite cette erreur à coup sûr.

Le piège de la ficheTrès fréquent

Piège n°3 : Oublier les zéros intercalaires

On croit : 45 = 32+8+4+1 → écrire 10111₂ (zéro oublié en position 1)

En réalité : Positions occupées : 5,3,2,0 → positions vides : 4 et 1 → 101101₂

Lister toutes les positions de la plus haute à 0, cocher 1 ou 0 pour chacune.

Ce que ça donne à l'école primairele regard du futur enseignant

Maternelle : construction du nombre comme cardinal (dénombrer) et ordinal (rang). Pas encore de système positionnel.

CP-CE2 : le principe positionnel s'installe. L'élève apprend que dans 34, le « 3 » vaut 30. Outil clé : le tableau de numération (centaines/dizaines/unités). Obstacle documenté par Éduscol : le zéro occupant, un enfant écrit « 105 » pour « 1050 » parce qu'il n'entend pas le zéro des dizaines.

Ce que vous devez savoir dire : « Notre système est positionnel et décimal, la valeur d'un chiffre dépend de sa position, chaque rang vaut 10 fois le précédent. Travailler en base 2 ou 5 au collège permet aux élèves de prendre conscience de ce principe en le voyant dans un autre contexte. »

Méthode

Si cette notion vous a toujours semblé abstraite, vous êtes au bon endroit

Chaque méthode ci-dessous part de ce que vous faites déjà sans y penser avec les nombres décimaux : on le rend visible, puis on l'applique à d'autres bases. Trois types de questions peuvent tomber au concours, on les traite dans l'ordre, et chacune se termine par une vérification rapide pour avancer en confiance.
Rappel expressdeux notions que vous utiliserez dans les méthodes ci-dessous

Une puissance, c'est quoi ?
C'est une multiplication répétée. 2³ signifie simplement « 2 multiplié 3 fois par lui-même ».

2⁰ = 1 (tout nombre à la puissance 0 vaut 1, convention à retenir)
2¹ = 2
2² = 2 × 2 = 4
2³ = 2 × 2 × 2 = 8
2⁴ = 2 × 2 × 2 × 2 = 16
2⁵ = 32 · 2⁶ = 64 · 2⁷ = 128

La division avec reste, c'est quoi ?
Quand on divise 13 par 2, on ne tombe pas juste. On dit : 13 = 2 × 6 + 1. Le 6 c'est le quotient. Le 1 c'est le reste.

13 ÷ 2 → quotient = 6, reste = 1 (car 2×6 = 12, et 13−12 = 1)
6 ÷ 2 → quotient = 3, reste = 0 (car 2×3 = 6, et 6−6 = 0)
3 ÷ 2 → quotient = 1, reste = 1 (car 2×1 = 2, et 3−2 = 1)
Le reste est toujours strictement inférieur au diviseur. Si vous divisez par 2, le reste ne peut être que 0 ou 1. Si vous divisez par 8, le reste va de 0 à 7.
MéthodeLire un nombre en base b : le convertir en décimal
Question typique : « Convertir 1101₂ en base 10. »
Bonne nouvelle : vous savez déjà faire ça, vous le faites en base 10 sans y penser. On va d'abord rendre visible ce que vous faites mentalement avec 345, puis appliquer exactement la même logique à 1101₂.
Ce que vous faites déjà en base 10 avec 345 : sans le formaliser
Dans votre tête
3 → "trois centaines" = 300
4 → "quatre dizaines" = 40
5 → "cinq unités" = 5
total = 345
Ce que ça signifie vraiment
3 × 10² = 3 × 100 = 300
4 × 10¹ = 4 × 10 = 40
5 × 10⁰ = 5 × 1 = 5
total = 345

La règle : chaque chiffre est multiplié par 10 élevé à sa position (0 à droite, 1 ensuite, 2 ensuite…). On additionne. C'est tout.
En base 2, on fait exactement la même chose, mais on multiplie par 2 élevé à sa position au lieu de 10.

1
Numéroter les positions de droite à gauche en commençant par 0.
Nombre : 1 1 0 1
↑ ↑ ↑ ↑
Position : 3 2 1 0 ← toujours 0 à droite
2
Même calcul qu'avec 345, mais la base est 2 au lieu de 10.
pos. 3 → 1 × 2³ = 1 × 8 = 8
pos. 2 → 1 × 2² = 1 × 4 = 4
pos. 1 → 0 × 2¹ = 0 × 2 = 0
pos. 0 → 1 × 2⁰ = 1 × 1 = 1
───────────────────────────

Comme pour 345 : chaque chiffre × base^position. Ici la base est 2, c'est tout ce qui change.

3
Additionner, comme pour 300+40+5, on additionne les valeurs.
8 + 4 + 0 + 1 = 13
✓ 1101₂ = 13 en décimal
4
Mémorisez les puissances de 2, elles remplacent les "centaines, dizaines, unités" de la base 10.
2⁰ = 1 (comme 10⁰ = 1 → les "unités")
2¹ = 2 (comme 10¹ = 10 → les "deuxaines")
2² = 4 (comme 10² = 100 → les "quatraines")
2³ = 8
2⁴ = 16
2⁵ = 32
2⁶ = 64
2⁷ = 128

En base 10 : unités (10⁰=1), dizaines (10¹=10), centaines (10²=100)… En base 2 : 1, 2, 4, 8, 16, 32… C'est le même principe, avec des paliers différents.

Un chiffre ne peut jamais être ≥ à la base. En base 2 : seulement 0 et 1. En base 8 : seulement 0 à 7. Si vous voyez un « 2 » dans un nombre écrit en base 2 → il y a une erreur quelque part.
Checkpointà vous de jouer
30 secondes

Convertir 110₂ en base 10, en détaillant le calcul comme ci-dessus.

MéthodeConvertir un nombre décimal vers une autre base
Question typique : « Convertir 13 en base 2. »
Idée de base : on va diviser le nombre par la base, encore et encore. Les restes qu'on collecte en chemin forment le résultat, mais dans le sens inverse de lecture.
1
Diviser le nombre par la base. Écrire le quotient et le reste.
Ici la base est 2. On pose : 13 = 2 × ? + ?
13 ÷ 2 → quotient = 6, reste = 1
↑ ↑
(on reprend ça) (on garde ça)

Vérification : 2 × 6 = 12, et 12 + 1 = 13 ✓, ce reste (1) sera l'un des chiffres du résultat.

2
Recommencer avec le quotient. S'arrêter quand le quotient = 0.
13 ÷ 2 = 6 reste 1 ← 1er reste (position 0)
6 ÷ 2 = 3 reste 0 ← 2e reste (position 1)
3 ÷ 2 = 1 reste 1 ← 3e reste (position 2)
1 ÷ 2 = 0 reste 1 ← 4e reste (position 3)
STOP, quotient = 0
3
Lire les restes de BAS en HAUT, le dernier reste est le chiffre le plus à gauche.
Restes obtenus (de haut en bas) : 1 0 1 1
On lit de BAS en HAUT ↑ ↑
dernier premier
(va à gauche) (va à droite)
Résultat : 1 1 0 1 ₂

Pourquoi de bas en haut ?

Le 1er reste correspond à la position 0 (les unités), il va donc le plus à droite. Le dernier reste correspond à la position la plus haute, il va le plus à gauche. D'où la lecture inversée.
4
Vérifier systématiquement en repassant dans l'autre sens.
1101₂ = 1×8 + 1×4 + 0×2 + 1×1
= 8 + 4 + 0 + 1
= 13 ✓ ← on retrouve bien le nombre de départ
Ne jamais sauter la vérification, 10 secondes max. Si le résultat ne correspond pas, vous avez lu les restes dans le mauvais sens. C'est l'erreur numéro 1.
Checkpointà vous de jouer
30 secondes

Convertir 9 en base 2 par divisions successives.

MéthodeÉcrire un nombre en toutes lettres : ou le lire
Question typique : « Écrire 4 507 en toutes lettres » ou « Quel nombre est quatre-vingt-douze ? »
La procédure est simple, c'est l'orthographe qui piège. Les 3 règles ci-dessous suffisent.
1
Écrire rang par rang de gauche à droite, ignorer les zéros.
4 507 → quatre mille cinq cent sept
(0 dizaines → on l'ignore)
2
Les 3 règles d'accord à mémoriser, tout le reste s'en déduit.
RègleDétail
CENT-s si multiplié ET rien après → deux cents ✓ · *deux cent* six
VINGT-s uniquement dans quatre-vingts* seul → quatre-vingt-deux* ✗ de -s
MILLEtoujours invariable → deux mille* ✓ · jamais deux milles

Pour l'inverse : « quatre-vingt-douze » = 4×20+12 = 92. « Soixante-dix » = 60+10 = 70. « Quatre-vingt-dix » = 4×20+10 = 90.

Checkpointà vous de jouer
30 secondes

Écrire 91 en toutes lettres.

Méthode bien en tête ? Entraînez-vous →