Activité 3 - Nombre de chiffres d'un nombre donné

Présentation de l'activité

  • Référence au programme :
    • Seconde: Déterminer la première puissance d’un nombre positif donné supérieure ou inférieure à une valeur donnée.
  • Description : activité de décompte du nombre de chiffres d'un nombre fixé permettant de faire travailler la notion de puissance et de faire réfléchir sur la notion de base.

Cas général

Dans cette partie, on cherche à écrire un programme qui détermine le nombre de chiffres de l’écriture décimale d’un entier naturel. Pour cela, on remarque que $10^n$ a exactement $n+1$ chiffres.

Suggestions pédagogiques

  • Mathématiques débranchées

    De combien de chiffres est constituée l'écriture d'un nombre entier $a$ tel que $10^4\leqslant a < 10^5$ ? tel que $10^n\leqslant a < 10^{n+1}$ ?

La fonction nombreChiffres prend en paramètre un entier naturel $a$ non nul et renvoie l’exposant de la plus petite puissance de $10$ ($\geqslant 1$) strictement supérieure au nombre $a$ (cela correspond au nombre de chiffres de $a$).

In [6]:
def nombreChiffres(a):
    n = 0
    while 10**n <= a:
        n = n+1
    return n
puissance(109)
Out[6]:
3
Suggestions pédagogiques

  • Expliquer un programme

    À quelle condition s'arrête la boucle while ? À quoi servent les lignes 2 et 4 ?

  • Compléter un programme

    Le programme précédent étant fourni en remplaçant les lignes 2, 3 et 4 par n=..., while ... et n=..., demander aux élèves de compléter les lignes 2, 3 et 4.

  • Écrire un programme

    Écrire une fonction prenant en entrée un entier $a$ et renvoyant l'exposant de la plus petite puissance de $10$ strictement supérieure à $a$.

Remarque
On peut ajouter une ligne au début de la fonction pour vérifier que $a$ est un entier strictement positif: assert type(a)==int and a>0,'Attention a doit etre un entier positif'

Cas des puissances de $2$

Comme application, on cherche maintenant à connaître le nombre de chiffres des puissances de $2$.

Suggestions pédagogiques

  • Tester un programme

    En utilisant le programme nombreChiffres, déterminer le nombre de chiffres des nombres $2^{10}$, $2^{64}$ et $2^{100}$ .

In [7]:
nombreChiffres(2**10), nombreChiffres(2**64), nombreChiffres(2**100)
Out[7]:
(4, 20, 31)
Suggestions pédagogiques

  • Tester un programme

    Calculer $2^{10}$ et dire si le dernier résultat est cohérent.

Réponse $2^{10}\simeq 10^3$, on peut donc avoir l'idée que $2^{100}=(2^{10})^{10}$ sera estimé par $(10^3)^{10}=10^{30}$. On retrouve les $30$ chiffres annoncés.

Représentation du nombre de chiffres des puissances de $2$

Dans cette partie, nous cherchons à représenter l'évolution du nombre de chiffres des puissances de $2$.

In [13]:
%matplotlib inline
import matplotlib.pyplot as plt

Afin de représenter l'évolution du nombre de chiffres des puissances de $2$, nous allons placer au fur et à mesure les points $(i,2^i)$ pour $i$ parcourant les $n$ premiers entiers ($n$ variables fixées).

In [26]:
n = 100

for i in range(n):
    plt.plot(i,nombreChiffres(2**i),'c.')
    
plt.grid(True)
plt.show()
Suggestions pédagogiques

  • Décrire

    Qu'est-ce qui explique la forme «en escalier» de cette représentation graphique ? Quelle est la forme approximative de cette courbe ?

  • Compléter un programme

    Le programme précédent étant fourni en remplaçant la ligne 4 par plt.plot(i,...,'c.'), demander aux élèves de compléter la ligne 4.