POLYNESIE FRANCAISE UTILISATION PEDAGOGIQUE D’UN TABLEUR Programme de la formation sur 2 jours 1er JOUR : 1ère séquence de 9h à 12h : salle RO2 Le rôle des TICE dans l’enseignement des mathématiques Notre point de vue pédagogique Prise de contact avec les tableurs EXCEL et OPEN OFFICE Exemples de séquences d’enseignement Les formules algébriques:programmation Décomposer une expression algébrique Etude statistique : création de tableaux, graphes, arrangements Etude de fonction : génération de tableaux de valeurs, graphes Les maths financières avec OPEN OFFICE : factures, tableau d’amortissement Modélisation d’expériences de physique : définir une relation liant des grandeurs (recherche de l'équation du modèle……….) Exemple de résolution d’équation différentielle suivant la méthode d’EULER Création d’exercices interactifs (d’après Bertrand GIRY –LATERRIERE) Exemple sur la dérivée 2ème séquence de 14h à 17h : salle RO2 Réflexion sur un thème à présenter pour le 2ème jour Aide individualisée. 2ème JOUR : 3ème séquence de 9H à 17H : salle informatique ou 206 Présentation des différents thèmes travaillés par chacun des binômes TRAVAIL SUR LES FORMULES ALGEBRIQUES : 01. x 3 5 x........ 02. x 4 7 x............... 04. 5 x ............................. x x 4 x 2 ......... 06. x 3x 2 7... 07. x x 3 5...... 08. x 4 2 3x 1 .. 03. 09. 10. 11. 2 2 3 ... x2 5 x4 .... 2x 3 3 x2 ... 4 5 x 2 x 13. x 4 5 x 2 ..... 14. x 4 x 5 3.. 15. x2 16. x 2 3x .. 2 1 ..... x4 nombre x =3+5*x =4-7*x =5/x =4*x^2 -10 -47 74 -0.50 400 -9 -42 67 -0.56 324 -8 -37 60 -0.63 256 -7 -32 53 -0.71 196 -6 -27 46 -0.83 144 -5 -22 39 -1.00 100 -4 -17 32 -1.25 64 -3 -12 25 -1.67 36 -2 -7 18 -2.50 16 -1 -2 11 -5.00 4 0 3 4 #DIV/0! 0 1 8 -3 5.00 4 2 13 -10 2.50 16 3 18 -17 1.67 36 4 23 -24 1.25 64 5 28 -31 1.00 100 6 33 -38 0.83 144 7 38 -45 0.71 196 8 43 -52 0.63 256 9 48 -59 0.56 324 10 53 -66 0.50 400 ETUDE STATISTIQUE : CREATION DE TABLEAUX, GRAPHES, ARRANGEMENTS 1. TABLEAUX: 65 110 170 131 85 108 135 84 133 84 144 56 125 75 102 108 104 130 158 125 129 124 51 175 60 74 115 90 41 134 67 137 119 114 35 148 88 72 149 101 64 138 93 125 161 145 131 68 150 93 173 28 147 76 152 117 146 127 37 83 110 126 63 165 70 86 142 121 108 71 103 127 Janv. Févr. Mars Avril Mai Juin Juil. Août Sept. Oct. Nov. Déc. 50 5 15 20 22 45 15 5 12 18 8 6 0 10 20 60 9 6 7 15 10 18 18 15 15 25 10 6 9 16 75 3 15 15 7 0 15 15 18 14 15 25 9 8 18 20 15 25 14 10 15 10 20 12 20 10 20 2 50 12 Jeux, vidéo Livres, revues Spectacles Restauration Transports 2. LES CALCULS SOMME ECC ECD MOYENNE ECART TYPE 3. LES GRAPHES POLYNOME DES EFFECTIFS CUMULES effectif histogramme des effectifs 40 80 35 70 30 60 [150;200[; 8; 11% [0;50[; 4; 6% 50 25 20 Série1 40 Série1 15 30 10 20 5 10 Série2 [50;100[; 23; 32% 0 0 [0;50[ [50;100[ [100;150[ 0 [150;200[ classe de population 200 150 100 50 0 Janv. Févr. Mars Avril Mai Juin Juil. Août Dépenses par mois Sept. Oct. Nov. Déc. [100;150[; 37; 51% 50 100 150 200 250 4. ARRANGEMENTS : TRIER DES DONNEES 65 110 170 131 85 108 135 84 133 84 144 56 125 75 102 108 104 130 158 125 129 124 51 175 60 74 115 90 41 134 67 137 119 114 35 148 88 72 149 101 64 138 93 125 161 145 131 68 150 93 173 28 147 76 152 117 146 127 37 83 110 126 63 165 70 86 142 121 108 71 103 127 Je voudrais compter le nombre de valeurs comprises entre [0 ;50[ ;[50 ;100[ ;[100 ;150[ ;[150 ;200[ Utilisation de fonctions imbriquées : =Si(a1>=0 ;si(a1<50 ;1 ;0) ;0) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 =SOMME(A11:I18) Pour [0 ;50[ on a un effectif de 4. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 74.1 74.4 74.6 74.9 75.2 75.5 75 75 74.7 75.1 74.3 75 74.8 75.6 75.1 75.1 74.5 75.1 75 75 74.5 74.8 74.9 75.3 75.4 Centre de classe xi 74.5 74.7 74.9 75.1 75.3 75.7 Effectif cumulé Effectif cumulé 5 7 11 20 22 25 0 -5 -7 -11 -20 -22 Dimensions Effectif ni [74,74.6[ [74.6,74.8[ [74.8,75[ [75,75.2[ [75.2,75.4[ [75.4,76[ 5 2 4 9 2 3 25 0 0 0 0 0 0 0 0 ni xi 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 xi x 2 Pourcentage 372.5 149.4 299.6 675.9 150.6 227.1 1875.1 0.254016 0.092416 0.010816 0.009216 0.087616 0.484416 0.938496 Angle 20 72 8 28.8 16 57.6 36 129.6 8 28.8 12 43.2 100 360 Tracer un bel histogramme avec EXCEL 1. Entrer la série statistique : Entrer la série statistique ci-dessous. Le crochet s'obtient en appuyant simultanément sur les touches CTRL ALT et 5 ou ° selon le crochet que vous voulez faire. 2. Tracé de l'histogramme : Sélectionner les cellules B1 à K2 ; Cliquer sur "l'assistant graphique" et sélectionner Histogramme groupé… (premier histogramme). Cliquer deux fois sur SUIVANT. Sous l'onglet "Titres" entrez le titre "Histogramme" suivi de votre prénom et de votre initiale. Sous l'onglet "Axes", enlevez la sélection "Axe des ordonnées" ; Sous l'onglet "Etiquettes de données" cocher "Afficher la valeur" ; Sous l'onglet "Quadrillage", enlever la sélection "Quadrillage principal" ; Sous l'onglet "Légende", enlever la sélection "Afficher la légende". Cliquer sur "SUIVANT", assurez-vous que "En tant qu'objet sur feuille 1 est sélectionné, puis cliquer sur "FIN". L'histogramme que vous obtenez n'est pas un bel histogramme. Même si l'axe des ordonnées n'apparaît pas, ce qui est normal puisque dans un histogramme ce sont les aires des rectangles qui nous intéressent, un bel histogramme ne doit pas être constitué de rectangles séparés. 3. Amélioration du graphique : Commencez par améliorer votre graphique comme vous l'avez fait lors de précédents graphiques : *Zone de traçage blanche (ou claire) ; *Agrandir la zone de graphique ; *Police et corps en cliquant sur la "zone de graphique" ; La bordure de la zone de traçage gêne : Cliquer sur la zone de traçage et, dans "Format de la zone de traçage", dans le cadran "Bordure", sélectionnez "Aucune". Cliquez sur un des rectangles avec le bouton droit de la souris puis dans "Format de série de données", sous l'onglet "Option", ramener la largeur de l'intervalle à 0. Puis dans l'onglet "Motifs" puis dans le cadran "Aires", sous "Motifs et textures" dans l'onglet "Motifs" (encore), choisir un motif qui convient . Votre histogramme est maintenant un bel histogramme Tracer un bel histogramme avec OPEN OFFICE Toute la procédure expliquée précédemment est toujours valable. Cependant pour avoir un histogramme et pas un diagramme en bâton voilà la procédure Histogramme de départ : 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 [74,74.6[ [74.6,74.8[ [74.8,75[ [75,75.2[ [75.2,75.4[ [75.4,76[ 1. Cliquer sur un des rectangles apparaît un carré au centre de ceux-ci 2. Clic droit choisir propriétés de l’objet 3. Aller dans option et choisir 0% dans espacement Voilà le résultat : HISTOGRAMME DE FORMATION 9 9 8 8 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 0 0 [74,74.6[ [74.6,74.8[ [74.8,75[ [75,75.2[ [75.2,75.4[ [75.4,76[ Colonne B ETUDE DE FONCTION Le principe reste le même. Etudier une fonction à l'aide du tableur Excel qui permet d'avoir un grand nombre de points de la fonction à étudier. Le caractère continu de la fonction sera approché par le pas de discrétisation choisi. Plus le pas est petit, plus….. Il est souhaitable dans un premier temps de faire tracer par l'élève le nuage de points de la fonction pour un pas de 0,1 puis de faire tracé sur le même graphique une deuxième série de la même fonction avec un pas plus petit et avec des points d'une autre couleur. Puis "densifier" la courbe afin que le caractère continu de la fonction soit ressenti par l'élève. Exemple : x -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 f(x)=x^3 -1000 -729 -512 -343 -216 -125 -64 -27 -8 -1 0 1 8 27 64 125 216 343 512 729 1000 x 1500 1000 500 0 -20 -10 Série1 0 -500 -1000 -1500 10 20 -1 -0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 f(x)=x^3 -1 -0.73 -0.51 -0.34 -0.22 -0.13 -0.06 -0.03 -0.01 -0 0 0.001 0.008 0.027 0.064 0.125 0.216 0.343 0.512 0.729 1 1.5 1 0.5 0 -2 -1 Série1 0 -0.5 -1 -1.5 1 2 LES MATHS FINANCIERES AVEC OPEN OFFICE : FACTURES, TABLEAU D’AMORTISSEMENT FACTURES EXERCICE 1 Un restaurateur se rend chez un poissonnier pour effectuer différents achats. Compléter la facture suivante en arrondissant tous les prix à 0,01.( au centième ) : Nature Quantité Prix du kg H.T. 17 (€) 13.5 3.25 11 22.15 11.4 ( kg ) Darne de saumon Crevettes Filets de Truite Montant H.T. (€) Prix net H.T. T.V.A. à 5,5 % Prix T.T.C. REFERENCE COULEUR 87456 87123 98454 74512 Noire Couleur Blanc Beige QTE DESCRIPTION 2 1 2 2 Cartouche d’encre Cartouche d’encre Ramettes de papier Bac à feuilles PRIX UNITAIRE EN € HT 31 , 5 14 , 6 6 , 5 19 , 7 MONTANT TOTAL EN € HT 4 6 4 9 Livraison gratuite pour toute commande de 60 € HT et plus Pour un montant inférieur, ajoutez 4,40 € HT de participation au frais de port T.V.A à 19,6 % TOTAL T.T.C. Tableau d'amortissement par mensualité constante CARACTERISTIQUES DU PRET : Montant du prêt : 250 000 F Taux annuel en % : 5.700% Durée en mois : 36 Date 1ère échéance (jj/mm/aa) : 15/01/1999 CALCULS : Taux mensuel équivalant au taux annuel : Mensualité constante à payer : Mois Dates des échéances Montant du avant Intérêts 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 15/01/1999 15/02/1999 15/03/1999 15/04/1999 15/05/1999 15/06/1999 15/07/1999 15/08/1999 15/09/1999 15/10/1999 15/11/1999 15/12/1999 15/01/2000 15/02/2000 15/03/2000 15/04/2000 15/05/2000 15/06/2000 15/07/2000 15/08/2000 15/09/2000 15/10/2000 15/11/2000 250 000.00 243 615.95 237 201.58 230 756.74 224 281.29 217 775.07 211 237.96 204 669.79 198 070.42 191 439.71 184 777.50 178 083.64 171 357.99 164 600.40 157 810.70 150 988.75 144 134.40 137 247.49 130 327.87 123 375.38 116 389.86 109 371.17 102 319.13 1 187.50 1 157.18 1 126.71 1 096.09 1 065.34 1 034.43 1 003.38 972.18 940.83 909.34 877.69 845.90 813.95 781.85 749.60 717.20 684.64 651.93 619.06 586.03 552.85 519.51 486.02 Principal 6 384.05 6 414.37 6 444.84 6 475.45 6 506.21 6 537.12 6 568.17 6 599.37 6 630.71 6 662.21 6 693.85 6 725.65 6 757.60 6 789.70 6 821.95 6 854.35 6 886.91 6 919.62 6 952.49 6 985.52 7 018.70 7 052.04 7 085.53 0.475000% (1+ta)^(1/12)-1 7 571.55 Montant du après 243 615.95 237 201.58 230 756.74 224 281.29 217 775.07 211 237.96 204 669.79 198 070.42 191 439.71 184 777.50 178 083.64 171 357.99 164 600.40 157 810.70 150 988.75 144 134.40 137 247.49 130 327.87 123 375.38 116 389.86 109 371.17 102 319.13 95 233.60 Intérêts cumulés 1 187.50 2 344.68 3 471.38 4 567.48 5 632.81 6 667.25 7 670.63 8 642.81 9 583.64 10 492.98 11 370.67 12 216.57 13 030.52 13 812.37 14 561.97 15 279.17 15 963.81 16 615.73 17 234.79 17 820.82 18 373.68 18 893.19 19 379.21 MODELISATION D’EXPERIENCES DE PHYSIQUE Collecte d’information : Liste de valeurs Expérience du plan incliné vitesse uniformément variée temps 0.2 0.400003 0.600006 0.800002 0.999998 1.19999 1.39998 1.59998 1.79997 1.99997 2.19997 2.39997 2.59996 2.79995 2.99995 3.19995 3.39995 3.59995 3.79995 3.99994 4.19993 4.39993 4.59993 4.79993 4.99993 5.19993 5.39993 5.59993 5.79992 5.99992 distance vitesse accélération 0.554288 0.56525 0 0.66734 0.56525 0 0.763929 0.482937 -0.411558 0.85064 0.433563 -0.246874 0.927472 0.384167 -0.246984 0.998816 0.35672 -0.137235 1.06357 0.323806 -0.164573 1.12174 0.29085 -0.16478 1.17552 0.268905 -0.109727 1.22162 0.230496 -0.192042 1.26333 0.20854 -0.109775 1.29736 0.17015 -0.19195 1.32809 0.153653 -0.082486 1.35224 0.120752 -0.164508 1.3698 0.0878 -0.16476 1.38297 0.06585 -0.10975 1.38846 0.02745 -0.192 1.38736 -0.0054997 -0.164741 1.38187 -0.02745 -0.109751 1.3709 -0.054851 -0.137007 1.35443 -0.082351 -0.137502 1.33248 -0.109748 -0.136982 1.30614 -0.131698 -0.109748 1.27541 -0.15365 -0.10976 1.23919 -0.181097 -0.137232 1.19967 -0.1976 -0.082515 1.15577 -0.2195 -0.1095 1.10638 -0.246946 -0.137227 1.05259 -0.268955 -0.110047 0.994425 -0.290841 -0.109426 Expérience de la chute libre temps Distance vitesse accélération 0.129024 1.086823 -0.65122 -29.9868 0.172032 1.031082 -1.65521 -16.7018 0.21504 0.944448 -2.20589 -8.9042 0.258048 0.84134 -2.6033 -9.5746 0.301056 0.72052 -2.9927 -8.5312 0.344064 0.583912 -3.4365 -12.1047 0.387072 0.42492 -4.008 -14.4673 0.43008 0.23916 -4.284 1.63271 0.473088 0.05642 -2.01276 103.99 0.516096 0.06603 1.36951 53.2957 0.559104 0.17422 2.8986 17.8138 0.602112 0.31536 3.0726 -9.7206 0.64512 0.43852 2.581 -13.1428 0.688128 0.53737 2.03834 -12.0939 0.731136 0.613842 1.60731 -7.9419 0.774144 0.675625 1.23702 -9.2772 0.817152 0.720246 0.80126 -10.9856 0.86016 0.744547 0.35753 -9.6503 0.903168 0.751 -0.051083 -9.3529 0.946176 0.740153 -0.42776 -8.1635 0.989182 0.714205 -0.79168 -8.7582 1.032182 0.672055 -1.18434 -9.4989 1.075182 0.612332 -1.58499 -9.1313 1.118182 0.53572 -2.10379 -14.9863 1.161182 0.43138 -2.6033 -8.2446 1.204182 0.31179 -3.0072 -10.5369 1.247182 0.17271 -2.3735 40.0069 1.290182 0.10763 -0.86193 30.2863 1.333182 0.09857 1.24825 67.844 1.376182 0.215 2.5267 -8.3906 1.6 4 1.4 3 1.2 2 1 1 0.8 distance 0.6 vitesse 0.4 accélération 0.2 0 -1 -2 0 -0.2 0 2 4 6 8 -3 -0.4 -4 -0.6 -5 Série1 0 0.5 1 1.5 Série2 EXEMPLE DE RESOLUTION D’EQUATION DIFFERENTIELLE SUIVANT LA METHODE D’EULER Introduction : Résoudre une équation différentielle n'est pas simple en général. La première méthode d'approximation des solutions d'une équation différentielle est due à Léonard Euler. Elle consiste à remplacer la dérivée par le rapport de deux différences finies. L'ampleur de l'erreur commise dépend du pas de discrétisation. La justification rigoureuse du passage à la limite, lorsque le "pas de discrétisation" tend vers 0 permettra à Cauchy de développer la théorie moderne des équations différentielles. Nous avons choisi d'appliquer cette méthode à la construction de 'approximation d'une courbe intégrale définie par y'= f(t) et y(0)=y0 en utilisant l'approximation ∆f = f'(t) ∆t.Elle permet de faire réfléchir l'élève sur la signification de< la dérivée d'une fonction connue, on construit une fonction de proche en proche, à partir de la connaissance de sa dérivée locale. La notion de limite peut être reliée à celle du pas de discrétisation. Rappel sur le schéma d'Euler Exemple de l'exponentielle (résolution équation différentielle)On veut résoudre graphiquement y‘ = y et y’ (xo) = y0 On part de Y(x + h) Y(x) + h Y’(x) Y(x) + h Y(x) Y(x)(1+h) (*) On construit une suite de points M n ( xn , yn ) vérifiant : x xn h xn x n h n1 0 soit n yn1 yn (1 h) yn y( x0 ) (1 h) Ce qui pour y(0) =1 donne une suite yn = (1+h )n ( y ( nh)) Schéma d'Euler pour tracer la primitive d'une fonction Principe de Méthode d’Euler Lorsqu’on ne sait pas trouver une formule explicite de Y(x), la méthode d’Euler permet de tracer point par point une courbe approchée de celle de Y. Propriété de la dérivée : Si Y est une fonction dérivable sur un intervalle I, f = Y' sa dérivée sur I et xi un réel de I. Pour tout réel h non nul et proche de 0 tel que xi + h soit dans I on a : Y(xi + h) Y(xi) + h Y’(xi) Y(xi) + h f(xi) On obtient donc une valeur approchée de Y(xi + h) Méthode d’Euler : A0 (x0 ; y0) est le premier point de la courbe (C) représentative de Y. Soit h un réel non nul, proche de 0 ; en général on divise I en n intervalles et on choisit hh . Pour les n valeurs x1 = x0 + h, x2 = x1 + h, …, xn = xn-1 + h, on calcule de proche en proche, grâce à la propriété de la dérivée citée ci-dessus, les n valeurs approchées de Y(x1), Y(x2), …, Y(xn). En effet Y est dérivable en x0 donc : Y(x0 + h) Y(x0) + h Y’(x0) soit Y(x1) y0 + h f(x0).(approximation linéaire d'une fonction notion de tangentes) en calculant y1 = y0 + h f(x0) on obtient Y(x1 y1. On recommence en x1 avec : Y(x1 + h) Y(x1) + h Y’(x1) soit Y(x2) y2 = y1 + h f(x1). Et ainsi de suite n itérations jusqu'à yn = yn-1 + h f(xn-1). Représentation graphique On place ensuite, les points A0(x0 ; y0) ; A1(x1 ; y1) ; A2(x2 ; y2) ; … ; An(xn ; yn). La courbe constituée des segments [A0A1], [A1A2], …, [An-1An] approche la courbe exacte (C) de Y. Cette courbe approchée représente une fonction affine par intervalles. fonction exponentielle approche de l'exponentielle avec euler 6 6 5 5 4 4 3 Série1 3 Série1 2 2 1 1 0 0 0 0.5 1 1.5 2 0 0.5 1 1.5 2 Créer un exercice interactif sous Excel I Introduction L’utilisation de l’outil informatique dans l’apprentissage des Mathématiques présente de nombreux intérêts, dont celui de créer des situations de travail en autonomie où l’élève peut progresser à son rythme et s’auto évaluer sur les notions abordées en cours. Le logiciel Excel permet de créer ce genre de séquences. II Saisie des données Le but ici n’est pas de faire un cours sur l’utilisation d’un tableur, mais d’explorer quelques applications particulières de ce logiciel. Dans l’exemple suivant, on étudie simplement le produit de deux nombres contenus dans les deux premières colonnes d’un tableau. La troisième colonne est dédiée à l’écriture du résultat et la quatrième à l’outil de vérification. III Outil de vérification des calculs On va utiliser dans la quatrième colonne la fonction « SI » du logiciel. Cette fonction se rédige comme suit : = SI (test logique ; valeur si vrai ; valeur si faux) Dans la case E5, on tape : = SI(D5=B5*C5;"Vrai";"Faux") Le problème est alors que l’absence de réponse est considérée comme une erreur. Pour y remédier, dans la case E5, on tape : =SI(D5="";"";SI(D5=B5*C5;"Vrai";"Faux")) Cette fois, l’absence de réponse (représentée par "" dans la formule) est considérée comme juste et laisse un blanc. Par contre, toute réponse est considérée comme fausse par le premier test et engendre un second test (deuxième fonction SI). On copie la formule dans toutes les cellules de la quatrième colonne. On obtient alors : IV Protection des cellules et de la feuille Afin d’éviter tout problème de manipulation par nos élèves, il convient de protéger le document créé en procédant comme suit : 1) On déverrouille les cellules de saisie des résultats. On sélectionne les cellules que l’on ne veut pas verrouiller (celles où les élèves doivent écrire le résultat). Dans la rubrique Format, on clique sur Cellule puis sur Protection. On désactive la case Verrouillée. 2) On « masque » les cellules contenant les formules de vérification : On sélectionne les cellules que l’on veut masquer (celles qui contiennent les formules). Dans la rubrique Format, on clique sur Cellule puis sur Protection. On active la case Masquée (la case Verrouillée reste cochée). 3) On protège enfin toute la feuille de calcul Dans Outils, on clique sur Protection, puis sur Protéger la feuille. On peut alors choisir un mot de passe. On obtient alors un bel exercice interactif mais qui reste un peu triste. Pour lui donner un peu de couleurs, il faut penser à déprotéger la feuille de calcul, sélectionner des groupes de cellules et cliquer sur Format puis Cellule. On accède alors à une multitude de possibilités, allant de la couleur de la police à la couleur du fond. Il suffit de faire son choix. Bertrand GIRY-LATERRIERE SEP Jean Monnet Cognac