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Maîtriser le calcul mental: Les meilleures astuces et techniques pour des calculs rapides et la résolution avancée de problèmes.

Les astuces mathématiques peuvent être un moyen amusant d'accélérer les calculs et d'impressionner vos amis. Voici quelques-unes des meilleures astuces mathématiques:

Multiplication par 11 :
Lorsque vous multipliez un nombre à deux chiffres par 11, séparez les deux chiffres et ajoutez-les ensemble. Ensuite, placez la somme entre les deux chiffres d'origine.
Exemple: \(35 \times 11=3 (3+5) 5=385 \)

Carré des nombres se terminant par 5:
Prenez le premier chiffre, multipliez-le par le chiffre suivant, puis ajoutez 25 au résultat.
Exemple: \( 75^2=(7 \times 8)25=5625 \)

Multiplication par 5:
Lorsque vous multipliez un nombre par 5, vous pouvez multiplier par 10 et ensuite diviser par 2.
Exemple: \( 48 \times 5=\frac{48 \times 10}{2} = 240 \)

Multiplication par 9:
Pour multiplier un nombre à un chiffre par 9, soustrayez 1 du nombre, puis soustrayez le résultat de 9 pour obtenir le deuxième chiffre.
Exemple: \( 7\cdot 9=63 (7-1=6,9-6=3) \)

Calcul rapide des pourcentages:
Pour trouver le pourcentage d'un nombre, vous pouvez déplacer la virgule décimale de deux places vers la gauche et multiplier par le pourcentage.
Exemple: \( 45 \% \) de 200 \(= 0.45 \times 200=90 \)

Ajout de grands nombres:
Lorsque vous ajoutez de grands nombres, il est souvent plus facile de les arrondir au nombre le plus proche de 10, 100 ou 1000, puis de soustraire la différence.
Exemple: \( \small 568+379=(570–2)+(380–1)=950–3=947 \)

Règles de divisibilité:
Un nombre est divisible par 2 si son dernier chiffre est pair.
Un nombre est divisible par 3 si la somme de ses chiffres est divisible par 3.
Un nombre est divisible par 4 si les deux derniers chiffres sont divisibles par 4.
Un nombre est divisible par 5 s'il se termine par 0 ou 5.
Un nombre est divisible par 6 s'il est divisible par 2 et par 3.
Un nombre est divisible par 9 si la somme de ses chiffres est divisible par 9.
Un nombre est divisible par 10 s'il se termine par 0.

Doublement et moitié:
Lorsque vous multipliez deux nombres, vous pouvez doubler un nombre et diviser par deux l'autre pour faciliter le calcul. Répétez le processus si nécessaire.
Exemple: \( 14 \times 24=(7 \times 48)=(3.5 \times 96)=336 \)

Multiplication par 15:
Pour multiplier un nombre par 15, vous pouvez multiplier le nombre par 10, puis ajouter la moitié du produit au résultat.
Exemple: \( 15 \times 8=(8 \times 10)+(8 \times 5)=80+40=120 \)

Soustraction de 1,000:
Pour soustraire un nombre à trois chiffres de 1,000, soustrayez chaque chiffre de 9, sauf le dernier chiffre, que vous soustrayez de 10.
Exemple: \( 1,000 –634=(9-6)(9-3)(10-4)=366 \)

Carré des nombres proches de 100:
Si un nombre est proche de 100, vous pouvez le carré en trouvant la différence par rapport à 100, en ajoutant/soustrayant cette différence, puis en multipliant la différence par elle-même.
Exemple: \( 97^2=(100–3)^2=(97–3) 3^2=94 09=9409 \)

Calcul de la moyenne de deux nombres:
Pour trouver la moyenne de deux nombres, additionnez-les et divisez par 2, ou vous pouvez trouver la différence entre les nombres, la diviser par 2, puis ajouter le résultat au plus petit nombre.
Exemple: La moyenne de 45 et 65 est \( \frac{45+65}{2} = \frac{110}{2} = 55 \)

Exponentiation rapide en utilisant les carrés:
Pour élever un nombre à une puissance, carré le nombre, puis multipliez-le par lui-même le nombre de fois requis. C'est particulièrement utile pour calculer des exposants avec des puissances paires.
Exemple: \( 3^4= (3^2 )^2= 9^2= 81 \)

Conversion entre Fahrenheit et Celsius:
Pour convertir de Fahrenheit en Celsius, soustrayez 32 de la température en Fahrenheit, puis multipliez le résultat par \( \frac{5}{9} \). Pour convertir de Celsius en Fahrenheit, multipliez la température en Celsius par \( \frac{9}{5} \) et ajoutez 32.
Exemple: 68 F en Celsius \( (68-32) \times \frac{5}{9} = 36 \times \frac{5}{9} \approx 20^\circ \)

Calcul de la somme des entiers de 1 à \(n\):
Pour trouver la somme de tous les entiers de 1 à n, utilisez la formule : \( \frac{n(n + 1)}{2} \)
Exemple, Somme des entiers de 1 à 100:
\(1 \to 100=\frac{100 \times (100 + 1)}{2}=5050 \)

Calcul de l'aire d'un triangle équilatéral:
Étant donné la longueur d'un côté d'un triangle équilatéral, trouvez l'aire en utilisant la formule:
\( \frac{\text{longueur du côté}^2 \times \sqrt{3}}{4} \)
Exemple, Aire d'un triangle équilatéral avec une longueur de côté de 6:
\( \frac{6^2 \times \sqrt{3}}{4} = 9 \sqrt{3} \)

Estimation des racines carrées:
Pour estimer la racine carrée d'un nombre proche d'un carré parfait, trouvez les carrés parfaits les plus proches et utilisez-les comme référence.
Exemple: \( \sqrt{82} \) est entre \( \sqrt{81} \) \((9^2 )\) et \( \sqrt{100} \) \((10^2 )\), donc la racine carrée est légèrement supérieure à 9.

Multiplication rapide par 12:
Pour multiplier un nombre par 12, multipliez d'abord par 10, puis ajoutez deux fois le nombre d'origine.
Exemple: \( 12 \times 7=(10 \times 7)+(2 \times 7)=70+14=84 \)

Division rapide par 5:
Pour diviser un nombre par 5, vous pouvez multiplier le nombre par 2 et puis diviser par 10.
Exemple: \( 48 \div 5 = \frac{48 \times 2}{10} = \frac{96}{10} = 9.6 \)

Multiplication rapide avec un nombre proche de 100:
Pour multiplier un nombre par un nombre proche de 100, trouvez la différence par rapport à 100, ajoutez/soustrayez la différence, puis multipliez les différences.
Exemple: \( \small 97 \times 103=(100–3)(100+3)=10000–9=9991 \)

Multiplication de nombres entre 10 et 20 :
Pour multiplier deux nombres entre 10 et 20, trouvez d'abord la somme des chiffres unités, puis ajoutez la somme à 20 et multipliez le résultat par 10. Enfin, ajoutez le produit des chiffres unités.
Exemple : \( \small 17 \times 14=((7+4)+20) \times 10+(7 \times 4)=310+28=338 \)

Ajout/soustraction de nombres mixtes:
Pour ajouter ou soustraire des nombres mixtes, ajoutez ou soustrayez les nombres entiers et les fractions séparément, puis simplifiez le résultat.
Exemple: \( \small 4 \frac{1}{4} - 2 \frac{3}{4}=(4-2)+(\frac{1}{4} - \frac{3}{4})=2 - \frac{2}{4}= 1 \frac{1}{2} \)

Recherche du mode dans un ensemble de données:
Pour trouver le mode (la valeur la plus fréquente) dans un ensemble de données, comptez le nombre de fois où chaque valeur apparaît, puis identifiez la valeur avec le plus grand nombre d'occurrences.

Recherche de la médiane dans un ensemble de données:
Pour trouver la médiane (la valeur médiane) dans un ensemble de données, arrangez d'abord les valeurs par ordre croissant, puis localisez la valeur médiane. S'il y a un nombre pair de valeurs, trouvez la moyenne des deux valeurs médianes.

Exponentiation rapide en utilisant la méthode du doublement et de la moitié:
Pour élever rapidement un nombre à une puissance, vous pouvez doubler le nombre à plusieurs reprises et diviser par deux l'exposant jusqu'à ce que l'exposant soit égal à 1.
Exemple: \( \small 2^6 = 2 \times 2^5 = 4 \times 2^4 = 8 \times 2^3 = 16 \times 2^2 = 32 \times 2^1 = 64 \)

Triplets pythagoriciens:
Un triplet pythagoricien se compose de trois entiers positifs \(a\), \(b\), et \(c\), tels que \(a^2 + b^2 = c^2 \). Une façon de générer des triplets pythagoriciens est d'utiliser la formule d'Euclide:
\( a = m^2 - n^2\), \(b=2mn\), et \(c=m^2 + n^2 \), où \(m\) et \(n\) sont des entiers positifs avec \(m > n \).

Différence de carrés :
La différence de deux carrés peut être factorisée comme \( (a^2 - b^2 )= (a+b)(a–b) \). Cela peut être utile pour simplifier les expressions et résoudre des équations.

Somme de cubes :
La somme de deux cubes peut être factorisée comme \((a^3 +b^3 )=(a+b)(a^2 -ab+b^2 ) \)

Différence de cubes:
La différence de deux cubes peut être factorisée comme \( (a^3 - b^3) =(a–b)(a^2 + ab + b^2) \)

Formule quadratique:
Pour résoudre une équation quadratique de la forme \( ax^2+bx+c=0 \), utilisez la formule quadratique:
\( x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} \)

Théorème binomial:
Le théorème binomial stipule que pour tout entier non négatif \(n\) et tous les nombres réels \(a\) et \(b\),
\((a + b)^n = \sum_{k=0}^{n} \binom{n}{k} b^k a^{n-k} \), où \(\binom{n}{k}\) sont les coefficients binomiaux, également appelés "n choisit k" ou le nombre de façons de choisir k éléments dans un ensemble de \(n\) éléments.

Propriétés des logarithmes:

\( log_a (x \cdot y) =log_a (x) +log_a(y) \)

\( log_a ( \frac{x}{y} ) = log_a (x) -log_a (y) \)

\( log_a (x^k) =k \cdot log_a (x) \)

\( log_a (1) =0 \)

\( log_a (a) =1 \)

Identité d'Euler :
L'identité d'Euler est une équation en mathématiques qui relie les nombres complexes, les fonctions trigonométriques et les nombres imaginaires. Elle est définie par:
\( e^{ix} = \cos(x) + i\sin(x) \)
Cette équation est fondamentale dans le développement de l'analyse mathématique et est souvent utilisée en physique théorique.

Calcul intégral:
L'intégration est une opération mathématique qui consiste à trouver la primitive d'une fonction. La notation usuelle pour l'intégrale est \( \int f(x)dx \).
Exemple: \( \int x^2 dx = \frac{x^3}{3} + C \), où \( C \) est la constante d'intégration.

Dérivées:
La dérivation est une opération mathématique qui consiste à trouver le taux de variation instantanée d'une fonction par rapport à une variable. La notation usuelle pour la dérivée est \( \frac{df(x)}{dx} \) ou \( f'(x) \).
Exemple: \( \frac{d}{dx}(x^2) = 2x \)

Série de Taylor:
La série de Taylor est une représentation d'une fonction comme une somme infinie de termes, où chaque terme est obtenu en dérivant la fonction à un certain ordre et en l'évaluant à un point donné. Elle est souvent utilisée pour approximer des fonctions.
Exemple: La série de Taylor pour \( \sin(x) \) autour de \( x = 0 \) est \( x - \frac{x^3}{3!} + \frac{x^5}{5!} - \frac{x^7}{7!} + \ldots \)

Décomposition en fractions partielles:
La décomposition en fractions partielles est une méthode utilisée pour décomposer une fraction rationnelle en une somme de fractions plus simples. Elle est souvent utilisée pour simplifier des intégrales.

Règle de Cramer :
La règle de Cramer est une méthode utilisée pour résoudre un système d'équations linéaires en utilisant des déterminants. Si un système linéaire \( Ax = b \) a une matrice \( A \) inversible, alors la solution unique pour \( x \) est donnée par \( x_i = \frac{det(A_i)}{det(A)} \), où \( A_i \) est la matrice obtenue en remplaçant la ième colonne de \( A \) par \( b \).

Diagonalisation des matrices :
La diagonalisation des matrices est une méthode utilisée pour transformer une matrice carrée en une forme diagonale en utilisant une matrice de passage. Cela facilite souvent le calcul des puissances de matrices et la résolution de systèmes d'équations différentielles.

Produit scalaire:
Le produit scalaire de deux vecteurs est une opération qui prend deux vecteurs et renvoie un scalaire. Il est défini comme la somme des produits des composantes correspondantes des deux vecteurs.
Exemple: Pour deux vecteurs \( \mathbf{a} = [a_1, a_2, a_3] \) et \( \mathbf{b} = [b_1, b_2, b_3] \), leur produit scalaire est \( \mathbf{a} \cdot \mathbf{b} = a_1 b_1 + a_2 b_2 + a_3 b_3 \)

Produit vectoriel :
Le produit vectoriel de deux vecteurs est une opération qui prend deux vecteurs et renvoie un autre vecteur qui est orthogonal aux deux vecteurs d'entrée. Il est défini comme \( \mathbf{a} \times \mathbf{b} = [a_2 b_3-a_3 b_2, a_3 b_1-a_1 b_3, a_1 b_2-a_2 b_1] \)

Théorème de Stokes:
Le théorème de Stokes relie une intégrale de surface à une intégrale de ligne le long du contour de la surface. Il est souvent utilisé en physique pour relier les flux de champs vectoriels à leurs sources.

Ces astuces et techniques peuvent rendre les calculs mathématiques plus rapides, plus faciles et plus amusants. Explorez-les et utilisez-les pour perfectionner vos compétences en mathématiques et impressionner vos amis !