C1.2 Créer des suites à motif répété, des suites croissantes et des suites décroissantes à l’aide d’une variété de représentations, y compris des tables de valeurs et des représentations graphiques, ainsi que des expressions algébriques et des équations pour des suites croissantes linéaires, et établir des liens entre les différentes représentations.

Habileté : créer diverses suites


Avant de créer des suites, les élèves doivent d’abord reconnaître, comparer, décrire, changer la représentation et prolonger une grande variété de suites.

Les élèves montrent leur compréhension du concept de règle en créant une suite et en l’expliquant.

Au départ, l’utilisation du matériel de manipulation est indispensable pour représenter les suites, car, au cours de la construction de suites, les élèves peuvent facilement changer un élément du motif et vérifier la règle, tandis qu’en la dessinant sur du papier, elles et ils se concentrent sur le dessin à reproduire plutôt que d’examiner la suite en entier et songer à la nature de la règle.

Au début, le personnel enseignant fait travailler les élèves en petits groupes afin de favoriser l’échange d’idées. Il peut fournir les attributs et la structure de la suite ainsi que le matériel requis pour la créer.

Au cours d’un échange mathématique, les présentations des suites aident à déterminer les différentes représentations d’une même règle et à vérifier la façon dont les élèves communiquent leur compréhension.

Le personnel enseignant peut ensuite demander à chaque élève de créer une suite et de l’échanger avec une ou un partenaire. Les élèves peuvent alors construire une représentation différente de la suite reçue, décrire sa structure, la prolonger ou en produire une totalement différente aux fins de comparaison. Il faut cependant limiter le nombre d’éléments dans le motif, car certaines et certains élèves en utilisent trop, ce qui rend difficile l’identification de la structure de la suite.

Source : Guide d’enseignement efficace des mathématiques de la maternelle à la 3e année, p. 39-40.

Exemple

Donner une règle de régularité d’addition ou de soustraction; par exemple, + 23 ou – 23. Demander aux élèves de créer différentes suites selon cette règle de régularité et de les comparer.

Source : Guide d’enseignement efficace des mathématiques de la maternelle à la 3e année, p. 63.

Habileté : représenter des suites et établir des liens entre les différentes représentations


L’habileté à communiquer un raisonnement algébrique se développe lorsque les élèves expriment leur compréhension d’une situation-problème ou d’un concept et qu’elles et ils défendent leurs idées en utilisant différents modes de représentation :

  • concret, lié à l’exploration, à la manipulation et à la création à l’aide de matériel concret; 
  • semi-concret, lié à une illustration, à un dessin ou à toute autre représentation sur papier;
  • symbolique, lié à toute représentation faite en partant de chiffres ou de symboles;
  • « en mots », lié à une explication ou à une description verbale ou écrite.
Infographie des modes de représentation. Dans une bulle contexte, on peut lire ces mots qui sont tous interreliés : « symbolique », « en mots », « concret », « semi-concret »

Source : Guide d’enseignement efficace des mathématiques de la 4e à la 6e année, p. 18.

Afin d’acquérir une solide compréhension des modes de représentation, les élèves doivent vivre des expériences en contexte en explorant des situations-problèmes. La mise en contexte aide les élèves à établir des liens entre diverses représentations et à développer une compréhension des concepts algébriques explorés. Le personnel enseignant utilise aussi diverses représentations afin d’aider les élèves à s’approprier les concepts mathématiques et à établir des liens entre les représentations, à faciliter le transfert et à provoquer une flexibilité cognitive relative aux concepts.

Au cycle moyen, les élèves explorent les relations et les représentent de différentes façons. En 6e année, elles et ils apprennent qu’une relation peut être représentée au moyen d’une situation (suite non numérique), d’une table de valeurs, d’une expression algébrique, d’une équation (règle) ou d’une représentation graphique. Les flèches dans le schéma ci-dessous indiquent les liens entre les diverses représentations usuelles d’une relation.

Image Infographie des représentations d’une relation. Les éléments suivants sont dans des encadrés et ils sont interreliés : « table de valeurs », « règles en mots », « situation, suite non numérique », « représentation graphique ».

Source : Guide d’enseignement efficace des mathématiques de la 4e à la 6e année, p. 41.

L’utilisation de représentations multiples d’une même suite pour communiquer sa compréhension est une composante essentielle du développement de la pensée algébrique. Les suites à motif répété, les suites croissantes et les suites décroissantes peuvent être représentées sous différentes formes, soit à l’aide de matériel concret, de représentations graphiques, de tables de valeurs, d’équations, d’expressions algébriques et de descriptions orales.

Description orale

Représenter une suite à motif répété à l’aide de mots

Cette suite est une suite à motif répété. Son motif de base est 4 triangles rouges et deux carrés bleus, et ce motif est répété toujours dans le même ordre. Les attributs de la suite sont les formes et les couleurs. Sa structure est AAAABB.

Suite non numérique, à motifs répétés. 4 triangle rouge, 2 carrés bleus, répété 3 fois. Représenter une suite croissante à l’aide de mots

Lorsqu’une suite croissante est présentée aux élèves, le personnel enseignant doit leur donner différentes occasions de la représenter à l’aide de mots. Il s’agit d’une étape essentielle dans le cheminement des élèves, qui les amènera à déterminer l’expression algébrique de la suite.

La suite croissante peut être décrite comme suit :

  • au 1er rang, la figure est composée de 3 carrés bleus et de 3 cercles rouges;
  • au 2e rang, la figure est composée de 3 carrés bleus et de 4 cercles rouges;
  • au 3e rang, la figure est composée de 3 carrés bleus et de 5 cercles rouges.

Les élèves peuvent aussi remarquer que le nombre de carrés bleus demeure constant, tandis que le nombre de cercles rouges augmente de 1.

Suite non numérique à motifs décroissants. Rang un, 3 carrés et 3 ronds, Rang 2, 3 carrés et 4 ronds, Rang 3, 3 carrés et 5 ronds.,

Matériel de manipulation

Le matériel de manipulation, comme les carreaux algébriques, les cubes emboîtables, les jetons et les réglettes Cuisenaire, est très varié. Son utilisation aide les élèves à explorer, à représenter et à faire des modifications facilement en cours d’essais.

Voici des exemples d’utilisation de matériel de manipulation :

Représenter une suite croissante à l’aide de matériel de manipulation

Demander aux élèves de représenter la suite numérique 2, 6, 10, 14… de façon concrète afin de rendre la règle de régularité plus visible, et ce, en construisant une suite croissante à l’aide du matériel de manipulation de leur choix. Les encourager à ajouter le matériel (cubes, jetons, etc.) toujours de la même façon d’une structure à l’autre et de le réorganiser, au besoin.

Suite non numérique à motifs décroissants. Figure un, 2 blocs violets, Figure 2, 2 blocs violets et 4 blocs orange, Figure 3, 2 blocs violets et 8 blocs orange, Figure 4, 2 blocs violets et 12 blocs orange.

Source : Guide d’enseignement efficace des mathématiques de la 4e à la 6e année, p. 212.

Questions pertinentes :

  • Combien de cubes (jetons ou blocs) utiliserez-vous pour représenter concrètement le terme de la suite au 1er rang? au 2e rang? au 3e rang?…
  • Quel changement remarquez-vous d’une structure à l’autre?
  • Qu’est-ce qui ne change pas d’une structure à l’autre? (la constante)
  • Vos cubes sont-ils ajoutés de la même façon d’une structure à l’autre?
  • Comment décririez-vous l’apparence de la prochaine structure dans cette suite croissante?
  • Combien de cubes la dixième structure contiendra-t-elle? Comment pouvez-vous le déterminer?
  • Quelle est la règle de régularité? Comment le savez-vous?
Représenter une équation à l’aide de matériel de manipulation

Le personnel enseignant peut donner l’équation ci-dessous aux élèves et leur demander de la représenter à l’aide de cubes emboîtables.

c = 1 + 2r

On peut illustrer deux étapes qui mènent à la représentation d’une équation à l’aide de matériel de manipulation, au cours desquelles l’accent est mis sur la relation entre le rang de la figure et le nombre de cubes qui la composent.

Exemple de raisonnement :

  • Verbaliser la relation : Pour déterminer le nombre de cubes dans une figure, je commence par 1 et j’ajoute le rang de la figure multiplié par 2.
  • Visualiser la relation :

Dans la figure au 1er rang, j’ai 1 cube et 1 groupe de 2 cubes.

Dans la figure au 2e rang, j’ai 1 cube et 2 groupes de 2 cubes.

Dans la figure au 3e rang, j’ai 1 cube et 3 groupes de 2 cubes.

Source : Guide d’enseignement efficace des mathématiques de la 4e à la 6e année, p. 53-54.

Suite non numérique à motifs croissants. Rang un : 3 cubes. Rang 2 : 5 cubes. Rang 3 : 7 cubes.

Illustration

L’illustration aide les élèves à créer une représentation personnelle semi-concrète de leurs observations et de leur compréhension, ce qui les aide à clarifier leur pensée. Elle s’avère particulièrement avantageuse pour les élèves qui éprouvent de la difficulté à écrire ou à utiliser des symboles comme moyen de représentation, les dessins tenant lieu de justifications ou d’explications.

De nombreux types de problèmes incitent naturellement les élèves à faire un dessin pour les aider à les résoudre. Il arrive aussi qu’ils aient recours au matériel de manipulation en même temps. Or, plus ils acquièrent une pensée abstraite, plus ils délaissent le matériel de manipulation pour des dessins.

Voici des exemples d’utilisation d’une illustration :

Représenter une suite croissante au moyen d’une illustration

Simon veut se procurer un jouet, mais il n’a pas assez d’argent dans sa tirelire. Ses parents décident de lui remettre chaque semaine une même somme d’argent qu’il met dans sa tirelire. Afin de tenir compte de la somme accumulée, Simon a créé la table de valeurs suivante :

Semaine 1 2 3 4
Somme dans la tirelire ($) 5 9 13 17

Demander aux élèves d’illustrer la situation et de déterminer la somme d’argent que ses parents lui donnent chaque semaine et la somme accumulée de semaine en semaine.

Représentation graphique du montant d’argent. Semaine un : 5 dollars. Semaine 2 : 9 dollars. Semaine 3 : 13 dollars.

Questions pertinentes :

  • De quelle façon l’illustration aide-t-elle à déterminer la règle ?
  • Quelle somme d’argent Simon aura-t-il dans la tirelire la 5e semaine? Comment le savez-vous?
  • Si Simon reçoit une même somme chaque semaine, comment expliquer qu’il a 5 $ après la 1re semaine?
  • Comment pouvez-vous déterminer la somme dans la tirelire après un grand nombre de semaines, par exemple, la 10e semaine?

Source : Guide d’enseignement efficace des mathématiques de la 4e à la 6e année, p. 214-215.

Représenter l’équation d’une suite croissante linéaire à l’aide d’une représentation semi-concrète

Il est aussi possible, par exemple, de représenter l’équation y = 2x + 4 à l’aide de la suite non numérique croissante ci-dessous présentant les trois premières figures :

Suite non numérique à motifs croissants. Rang un : 4 étoiles et 2 ronds. Rang 2 : 4 étoiles et 4 ronds. Rang 3 : 4 étoiles et 6 ronds.

Source : Curriculum de l’Ontario, Programme-cadre de mathématiques de la 1re à la 8e année, 2020, Ministère de l’Éducation de l’Ontario.

Table de valeurs

La table de valeurs aide à représenter de façon semi-concrète la relation entre deux quantités changeantes (variables), dont l’une dépend de l’autre. La table de valeurs est souvent construite pour représenter la relation entre des valeurs numériques associées aux termes d’une suite non numérique à motif croissant et le rang de ces termes.

La table de valeurs peut également être utilisée pour présenter des valeurs de variables d’une équation ou dans un contexte de résolution de problèmes.

Représenter une situation-problème à l’aide d’une table de valeurs

Dans un contexte de résolution de problèmes, les élèves peuvent aussi établir un lien entre une situation exprimée en mots et une table de valeurs.

Présenter la situation-problème suivante :

Un nouveau site de visionnement de vidéos, Film Plus, est disponible. On doit payer un abonnement de 4 $ dès le visionnement de la première vidéo. Donc, si l’on inclut le coût de l’abonnement, après avoir loué successivement 1 film, 2 films, 3 films et 4 films, on aura déboursé 9 $, 14 $, 19 $ et 24 $.

Pour mieux comprendre cette relation, les élèves peuvent la modéliser en utilisant du matériel concret ou semi-concret et des mots.

Modélisation avec une feuille de papier et du matériel de manipulation.
Lorsqu'on loue 1 film, il y a 4 $ d'abonnement et 1 × 5 $, donc on débourse 9 $.

Lorsqu'on loue 2 films, il y a 4 $ d'abonnement et 2 × 5 $, donc on débourse 14 $.

Lorsqu'on loue 3 films, il y a 4 $ d'abonnement et 3 × 5 $, donc on débourse 19 $.

Lorsqu'on loue 4 films, il y a 4 $ d'abonnement et 4 × 5 $, donc on débourse 24 $.

Par la suite, les élèves peuvent utiliser une table de valeurs pour représenter la relation entre le nombre de films loués et la somme déboursée.

Nombre de films loués Somme déboursée ($)
1 9
2 14
3 19
4 24

Source : Guide d’enseignement efficace des mathématiques de la 4e à la 6e année, p. 51.

Représenter la relation entre deux quantités changeantes à l’aide d’une table de valeurs

Présenter la suite de figures suivante :

Suite non numérique à motifs croissants. Rang un : 5 carrés. Rang 2 : 7 carrés. Rang 3 : 9 carrés.

Demander aux élèves de créer une table de valeurs qui représente la relation entre le rang de la figure et le nombre de carrés qui la composent.

Image Table de valeurs qui représente la relation entre: le rang de la figure et le nombre de carrés. Figure un : 5 carrés. Figure 2 : 7 carrés. Figure 3 : 9 carrés. Des flèches établissent la relation entre le rang des figures donc ici plus un. Des flèches établissent la relation entre le nombre de carrés donc ici plus 2.

Questions pertinentes :

  • Quelles sont les relations dans la table de valeurs?
  • Quelle est la valeur des prochains termes? 
  • Quel lien y a-t-il entre la suite non numérique et la table de valeurs?
Représenter une équation à l’aide d’une table de valeurs

Présenter l’équation g + k = 11 et demander aux élèves de déterminer les valeurs entières possibles de g et de k.

g 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
k 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Questions pertinentes :

  • Si g prend la valeur de 10, quelle valeur la variable k doit-elle prendre? 
  • Si k prend la valeur de 8, quelle valeur la variable g doit-elle prendre? 
  • Y a-t-il d’autres valeurs possibles? Comment pouvez-vous le vérifier?
  • Comment pouvez-vous organiser les différentes possibilités dans une table de valeurs?

Source : Guide d’enseignement efficace des mathématiques de la 4e à la 6e année, p. 231-233.

Représentation graphique d’une relation

Un diagramme aide à représenter de façon schématique un ensemble de données. Au cycle moyen, dans le domaine Données, les élèves apprennent notamment à représenter des données en utilisant différents diagrammes. Elles et ils peuvent se servir de ces connaissances dans le domaine Algèbre. L’allure de l’ensemble des données dans un diagramme (bandes en ordre croissant ou décroissant, par exemple) aide à analyser le changement et facilite l’interpolation et l’extrapolation. La table de valeur est utilisée pour élaborer le diagramme.

Voici des exemples d’utilisation d’un diagramme :

Représenter la relation entre deux quantités changeantes (dans une table de valeurs) à l’aide d’une représentation graphique

Présenter la situation suivante :

Samedi dernier, pendant le marathon, Louis et Gaëlle ont vendu de la limonade. À chaque pichet vendu, ils comptaient l’argent reçu. La table de valeurs ci-dessous représente la relation entre le nombre de pichets vendus et la somme perçue.

Nombre de pichets vendus 1 2 3
Somme perçue ($) 4 8 12

Ensuite, représenter graphiquement les données comme elles sont représentées ci-dessous.

Représentation graphique de la vente de limonade. Sommes perçues en dollars de zéro à 20 et nombre de pichets vendus de zéro à 6.

Questions pertinentes :

  • Quels changements y a-t-il de la vente d’un pichet à l’autre? Ces changements sont-ils toujours les mêmes? Pourquoi?
  • En examinant le diagramme, comment déterminer la prochaine entrée d’argent?
  • Quelle est la relation entre le nombre de pichets vendus et la somme perçue? 

Dans cette vidéo, des élèves déterminent la règle pour créer une suite croissante linéaire. Les élèves utilisent une représentation de leur choix.

Ouvrir description de la video Description de la vidéo

Description à venir

Source : Guide d’enseignement efficace des mathématiques de la 4e à la 6e année, p. 233.

Habileté : représenter des suites croissantes linéaires à l’aide d’équations ou d’expressions algébriques


La progression des apprentissages décrite reflétée dans les contenus d’apprentissage du programme-cadre de mathématiques ainsi que des recherches, notamment celle de Lee (1996, p. 105), suggèrent trois étapes qui mènent à la représentation d’une suite non numérique croissante à l’aide d’une règle :

  • Visualiser la relation : percevoir les termes d’une certaine façon et reconnaître un lien entre eux.
  • Verbaliser la relation : utiliser ce qui a été perçu afin d’énoncer une règle en langage courant.
  • Représenter la relation à l’aide de symboles : exprimer la règle au moyen d’une équation composée de variables.

On peut illustrer ces trois étapes qui mènent à l’élaboration d’une équation à l’aide de la suite non numérique ci-dessous, où l’on explore la relation entre le rang de la figure et le nombre de cubes qui la composent (règle de correspondance).

Suite non numérique à motifs croissants. Rang un : 3 cubes. Rang 2 : 5 cubes. Rang 3 : 7 cubes.

Source : Guide d’enseignement efficace des mathématiques de la 4e à la 6e année, p. 53.

Raisonnement possible :

  1. Visualiser la relation :

Au 1er rang, je vois 1 cube et 1 groupe de 2 cubes.

Au 2e rang, je vois 1 cube et 2 groupes de 2 cubes.

Au 3e rang, je vois 1 cube et 3 groupes de 2 cubes.

Donc, au 10e rang, il y aura 1 cube et 10 groupes de 2 cubes.

  1. Verbaliser la relation :

    Pour déterminer le nombre de cubes dans une figure, je commence par 1 et j’ajoute le rang de la figure multiplié par 2.

  1. Représenter la relation à l’aide de symboles :

    La relation peut être représentée par l’équation c = 1 + r × 2, où r représente le rang de la figure et c, le nombre de cubes qui la composent.

Cette relation peut être confirmée en créant une table de valeurs ainsi qu’une représentation graphique de la suite linéaire croissante.

Rang de la figure (r) Nombre de cubes (c)
1 3
2 5
3 7
r 1 + 2c
Représentation graphique de la relation entre le nombre de cubes de zéro à 7 et le rang de la figure de zéro à 3.

Note : En 6année, les élèves apprennent à effectuer des opérations arithmétiques en respectant la priorité des opérations. Les équations présentées dans ce document pour exprimer une règle tiennent compte de cette connaissance.

Il est important de reconnaître que ce cheminement vers l’expression d’une équation peut différer d’une ou d’un élève à l’autre puisque le raisonnement se développe à partir de perceptions individuelles. L’exemple suivant, inspiré d’une recherche de Radford (2006, p. 2-21), illustre comment des élèves peuvent percevoir différemment la relation entre le rang de la figure dans une suite non numérique croissante et le nombre de cercles qui la composent.

Exemple

Suite, non numérique à motifs croissants. Rang un, 5 cercles. Rang 2, 7 cercles. Rang 3, 9 cercles.

L’élève 1 voit 2 rangées de cercles. Dans la rangée supérieure, il y a toujours 1 cercle de plus (en bleu) que le rang de la figure et dans la rangée du bas, il y a toujours 2 cercles de plus (en gris) que le rang de la figure.

Suite, non numérique à motifs croissants. Rang un, 5 cercles, 2 jaunes, un bleu 2 gris. Rang 2, 7 cercles, 4 jaunes, un bleu 2 gris. Rang 3, 9 cercles, 6 jaunes, un bleu 2 gris.

En poursuivant son analyse, l’élève détermine que la figure au 10e rang contiendra (10 + 1) + (10 + 2) cercles, soit 23 cercles. L’élève conclut alors que la relation peut être représentée par l’équation c = (r + 1) + (r + 2), où r est le rang et c, le nombre de cercles qui la composent.

L’élève 2 trouve le nombre total de cercles en additionnant deux fois le rang et en ajoutant 3. Donc, pour le total de cercles au 1er rang, la phrase mathématique est 1 + 1 + 3 = 5; celle au 2e rang, 2 + 2 + 3 = 7; et celle au 3e rang, 3 + 3 + 3 = 9.

Suite, non numérique à motifs croissants. Rang un, 5 cercles, 2 jaunes, 3 bleus. Rang 2, 7 cercles, 4 jaunes, 3 bleus. Rang 3, 9 cercles, 6 jaunes, 3 bleus.

En poursuivant son analyse, l’élève conclut que la relation peut être représentée par l’équation c = r + r + 3, où r est le rang de la figure et c, le nombre de cercles qui la composent.

L’élève 3 voit :

  • au 1er rang, 5 cercles;
  • au 2e rang, les 5 cercles initiaux, auxquels on a ajouté 1 groupe de 2 cercles;
  • au 3e rang, les 5 cercles initiaux, auxquels on a ajouté 2 groupes de 2 cercles.
Suite, non numérique à motifs croissants. Rang un, 5 cercles. Rang 2, 7 cercles, 5 jaunes, 2 bleus. Rang 3, 9 cercles, 5 jaunes, 4 bleus.

En analysant ces observations, l’élève généralise et constate que dans chaque figure, il y a 5 cercles et un certain nombre de groupes de 2 cercles, ce nombre correspondant au rang de la figure précédente. Ainsi, au 25e rang, il y aura 5 + 24 × 2 cercles, soit 53 cercles.

Note : L’élève peut présenter son interprétation à l’aide d’un tableau.

Rang de la figure Nombre de cercles Explication à l’aide de la règle de correspondance Relation entre le rang de la figure et le nombre de cercles qui la composent
\(\ 1\) \(\ 5 \) \(\ 5 \) \(\ 5 + 0 \times 2 \)
\(\ 2\) \(\ 7\) \(\ 5 + 2 \) \(\ 5 + 1 \times 2 \)
\(\ 3\) \(\ 9\) \(\ 5 + 2 + 2 \) \(\ 5 + 2 \times 2 \)
\(\ 4\) \(\ 11\) \(\ 5 + 2 + 2 + 2 \) \(\ 5 + 3 \times 2\)
\(\ 25\) ? \(\ 5 + 2 + 2 + 2 + … \) \(\ 5 +24 \times 2 \)
r \(\ 5 + (rang – 1) \times 2 \) 5 + (r - 1) × 2

L’élève conclut que la relation peut être représentée par l’équation c = 5 + (r - 1) × 2, où r est le rang de la figure et c, le nombre de cercles qui la composent.

Note : L’élève a analysé la relation en se basant sur la règle (soit l’ajout de 2 cercles au terme précédent), ce qui la ou le mène vers la règle de correspondance en utilisant l’expression r – 1 pour représenter le rang précédent, les 5 cercles initiaux et un certain nombre de groupes de 2 cercles, soit 5 + (r – 1) × 2.

Les règles de correspondance qu’ont formulées les trois élèves proviennent de la compréhension qu’elles et ils ont de cette relation. Chaque élève a perçu et généralisé la situation à sa façon, ce qui a engendré trois équations différentes mais équivalentes. Aucune n’est meilleure qu’une autre. Elles montrent toutefois que l’interprétation que les élèves se font d’une relation a un effet sur la règle qu’elles et ils formulent. Il est important que le personnel enseignant encourage ces différentes formulations d’une règle de correspondance. Ce faisant, il aide les élèves à développer une meilleure compréhension des équations et des variables.

Certaines et certains élèves passent trop rapidement de la suite non numérique à la table de valeurs correspondante; par exemple, à partir de la suite non numérique de l’exemple ci-dessus, elles et ils établissent immédiatement la table de valeurs suivante.

Rang de la figure (r)

1 2 3

Nombre de cercles (c)

5 7 9

Les élèves procèdent ensuite par tâtonnements pour déterminer l’équation qui définit la relation, comme en font foi les explications des deux élèves suivants. Dans chaque cas, il y a lieu de remettre en question la profondeur de la compréhension qu’ont ces élèves de l’équation obtenue et de la relation qu’elle représente.

L’élève 4 explique qu’il a représenté la relation à l’aide d’une table de valeurs. Elle ou il a comparé le rang au nombre de cercles correspondant en faisant plusieurs essais; par exemple, elle ou il a commencé par x 2, mais ça ne fonctionnait pas; ensuite, il a essayé x 3, mais ça ne fonctionnait pas non plus. Elle ou il a continué de cette façon et il a trouvé que, dans chaque cas, c’était « fois deux plus trois » ou le double du rang plus 3.

L’élève conclut que la relation peut être représentée par l’équation c = r × 2 + 3, où r est le rang et c, le nombre de cercles qui composent chaque terme.

L’élève 5 explique que, dans la 2e ligne, il y a une régularité, car d’un terme à l’autre, on ajoute 2. Dans la règle, il y a donc « x 2 ». Elle ou il essaie la règle r x 2 et n’obtient pas les termes 5, 7, 9… Elle ou il essaie alors la règle r x 2 + 1, puis la règle r x 2 + 2. Lorsqu’elle ou il essaie la règle r x 2 + 3, j’obtiens les termes 5, 7, 9…

L’élève conclut que la relation peut être représentée par l’équation c = r × 2 + 3, où r est le rang et c, le nombre de cercles qui composent chaque terme. Dans ce cas, elle ou il semble déterminer l’équation en suivant une démarche apprise par cœur.

Le personnel enseignant doit tenir compte des différentes façons qu’ont les élèves de percevoir les relations entre les termes d’une suite et adapter son questionnement en conséquence afin d’aider chaque élève à exprimer la règle en mots avec précision et à déterminer l’équation qui lui correspond.

Source : Guide d’enseignement efficace des mathématiques de la 4e à la 6e année, p. 53-57.

Technologie

La technologie est un outil puissant pour observer et analyser les relations entre les variables. La calculatrice à affichage graphique et certaines applications Web sont utiles pour représenter, créer et analyser des données. Le graphique qui découle de l’entrée de données aide les élèves à observer si les données ont été entrées correctement, à déterminer la relation représentée et à modifier certaines données pour vérifier l’effet de ces changements sur le graphique. L’utilisation de la calculatrice à affichage graphique ou d’une application exigera l’apprentissage du fonctionnement de l’outil. Le temps alloué à l’apprivoisement de la technologie est réinvesti dans l’analyse des relations représentées au moyen d’un graphique ou d’un diagramme. Les processus fondamentaux et les représentations de relations sont des composantes essentielles au développement des deux grandes idées du raisonnement algébrique.

Source : Guide d’enseignement efficace des mathématiques de la 7e à la 10e année, p. 16.

Connaissance : table de valeurs


La table de valeurs aide à représenter de façon semi-concrète la relation entre deux quantités changeantes (variables), dont l’une dépend de l’autre. À la fin du cycle primaire, les élèves ont appris à construire des tables de valeurs pour représenter des relations dans des situations-problèmes.

La table de valeurs est souvent construite pour représenter la relation entre des valeurs numériques associées aux termes d’une suite non numérique croissante et le rang de ces termes.

Exemple

On peut étudier la relation entre le rang d’une figure dans une suite non numérique et le nombre d’objets qui composent le terme. Le rang est écrit dans la première colonne (ou rangée) et le nombre d’objets qui composent la figure (valeur du terme) est écrit dans la seconde colonne (ou rangée).

La table de valeurs peut être disposée verticalement ou horizontalement et est séparée en colonnes ou en rangées. Il est bon de varier la présentation de la table de valeurs afin que les élèves s’habituent aux deux dispositions.

Table de valeurs à la verticale

Rang de la figure Nombre d’objets
1 2
2 4
3 6
4

Table de valeurs à l’horizontale

Rang de la figure 1 2 3
Nombre d’objets 2 4 6

Source : Guide d’enseignement efficace des mathématiques de la 4e à la 6e année, p. 231.

Connaissance : représentation graphique


Les suites non numériques croissantes peuvent servir d’introduction aux représentations graphiques. Le rang des figures dans les suites non numériques croissantes correspond aux valeurs sur l’axe horizontal. La valeur du terme de chaque figure est représenté par les valeurs sur l’axe vertical. L’axe vertical représente aussi la valeur du terme au rang 0 (la valeur de la constante), qui est l’ordonnée de la représentation graphique.

Source : Guide d’enseignement efficace des mathématiques de la 7e à la 10e année, p. 63.

Exemple

Suite, non numérique à motifs croissants. Rang un, un hexagone et un carré. Rang 2, un hexagone et 2 carrés. Rang 3, un hexagone et 3 carrés. Graphique qui présente la relation entre le rang et le nombre de cure-dents. Nombre de cure-dents de zéro à 25, et le rang de zéro à 5.

Rang

Source : En avant les maths!, 6e année, CM, Algèbre, p. 5.

Connaissance : expression algébrique


Une expression est un symbole ou un ensemble de symboles qui peuvent être reliés entre eux à l’aide de symboles d’opérations.

Source : Curriculum de l’Ontario, Programme-cadre de mathématiques de la 1re à la 8e année, 2020, Ministère de l’Éducation de l’Ontario.

Note : Une expression contenant exclusivement des nombres est une expression numérique, par exemple 5 – 2.

Connaissance : équation


L’équation est une façon symbolique de représenter une relation qui peut être difficile à comprendre, entre autres, parce qu’il existe divers types d’équations dont la fonction varie selon la situation. Au cycle moyen, les élèves rencontrent quatre types d’équations :

  • Équation à résoudre : Une équation comme 2 + r = 14 doit être résolue. Elle provient habituellement d’une situation-problème et décrit une relation d’égalité. La lettre n représente une valeur inconnue qui doit être déterminée.
  • Équation qui représente une relation entre deux quantités changeantes : Une équation comme c = 2r + 3 sert à exprimer une relation; par exemple, la relation entre le rang d’une figure (r) dans une suite non numérique et le nombre de cure-dents (c) qui la composent. Les lettres r et c sont des variables, puisqu’elles peuvent prendre diverses valeurs.
  • Équation qui sert de formule : Pour calculer l’aire (A) d’un carré, on peut utiliser l’équation A = c × c. On appelle une telle équation une formule, puisqu’on l’utilise pour calculer l’aire d’un carré ayant des côtés de longueur c. On ne résout pas une telle équation.
  • Équation qui généralise une situation d’égalité : On peut généraliser la relation d’égalité entre l’addition de deux nombres identiques quelconques et la multiplication de ce nombre par 2 (4 + 4 = 2 × 4, par exemple) par l’équation n + n = 2 × n. On ne résout pas une telle équation et il ne s’agit pas d’une formule. De plus, elle ne représente pas une relation entre deux quantités changeantes.

Note : Les précisions quant aux divers types d’équations sont données afin de reconnaître que les concepts algébriques ne sont pas traités exclusivement dans le cadre d’activités en modélisation et en algèbre; par exemple, on trouve régulièrement des équations qui servent de formule en mesure. Cependant, au cycle moyen, les élèves n’ont pas nécessairement à faire la distinction entre ces types d’équations.

Source : Guide d’enseignement efficace des mathématiques de la 4e à la 6e année, p. 89.