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Pourquoi le dénominateur ne peut pas être zéro

Publié le · Mis à jour le

Une fraction est une division, et diviser par zéro n’a pas de résultat. Voilà pourquoi 3/0 ne vaut rien : multiplié par 0, aucun nombre ne donne 3. Avec le zéro au numérateur, tout change, car 0/5 vaut 0, tandis que 0/0 ne peut pas être déterminé. Pour diviser des fractions, la calculatrice pour diviser des fractions s’arrête devant un diviseur égal à zéro. Pour les expressions avec x, le guide sur les fractions algébriques et le domaine montre comment trouver les valeurs interdites.

Ce qui se passe dans chaque cas avec un zéro

Diviser a par b, c’est chercher le nombre q tel que b × q = a. Cette vérification tranche les trois cas avec un zéro. Si vous ne savez plus lequel est lequel, revoyez d’abord le numérateur et le dénominateur.

Les trois cas avec un zéro et l’équation qui tranche chacun
ExpressionÉquation pour qConclusion
8/00 × q = 8Aucun q ne convient : pas de valeur
0/00 × q = 0Tous les q conviennent : indéterminé
0/55 × q = 0Seulement q = 0 : vaut 0

Pour 8/0, il faudrait un q tel que 0 × q = 8, mais zéro multiplié par n’importe quel nombre donne 0. Le résultat ne peut donc pas être 8, et aucun autre ne convient. Avec un zéro en haut et en bas, c’est l’inverse : q = −2, q = 0 et q = 5 conviennent aussi bien l’un que l’autre, et sans valeur unique il n’y a pas de quotient à choisir. Avec 0/5, l’équation n’est vraie que pour q = 0. C’est pourquoi « zéro divisé par un nombre donne zéro » ne vaut que si ce nombre n’est pas zéro.

Exemple résolu : 4/5 divisé par zéro et zéro divisé par 4/5

Les deux calculs utilisent les mêmes nombres, mais un seul d’entre eux a un résultat.

  1. Écrivez la division comme une multiplication. Dire que 0 ÷ 4/5 vaut q, c’est dire que q multiplié par cette fraction donne 0.
  2. Résolvez-la. Un produit est nul seulement si l’un des facteurs l’est, et la fraction ne l’est pas, donc q = 0.
  3. Recommencez avec le zéro comme diviseur. Dire que la fraction divisée par 0 vaut q, c’est dire que 0 × q est cette fraction, et aucun nombre ne convient.
  4. Regardez avec l’inverse. Diviser par 4/5 revient à multiplier par 5/4, et 0 × 5/4 = 0. Diviser par 0 obligerait à multiplier par 1/0, la fraction interdite.

Résultat. 0 ÷ 4/5 = 0, et 4/5 ÷ 0 n’a pas de valeur.

Vérification. Multiplier la fraction par 0 donne 0, ce qui confirme le premier calcul. Pour le second, aucune vérification n’existe, et c’est le signe qu’il n’y a pas de résultat.

Un diviseur qui ressemble à une fraction ordinaire peut lui aussi être nul. Dans 3/4 ÷ 0/5, le diviseur 0/5 vaut 0, donc le calcul échoue de la même façon. Pour comprendre pourquoi zéro n’a pas d’inverse, consultez l’inverse d’une fraction.

Simplifier sans perdre la valeur interdite

Dans (x² − 1)/(x − 1), factorisez le numérateur en (x − 1)(x + 1) et simplifiez par x − 1. Il reste x + 1, mais seulement pour x ≠ 1, car pour x = 1 la fraction de départ devient zéro sur zéro. Pour x = 3, les deux formes coïncident, puisque 8/2 = 4 et 3 + 1 = 4. Pour x = 1, la fraction d’origine n’existe pas, alors que x + 1 donnerait 2. C’est pourquoi le graphe est la droite y = x + 1 avec un trou au point (1 ; 2). Notez la restriction avant de simplifier, en posant le dénominateur d’origine égal à zéro.

Pour travailler avec ces restrictions, des outils précis existent. Celui qui permet de simplifier des fractions algébriques conserve les exclusions à côté du résultat, et celui des équations avec fractions écarte les solutions qui annulent un dénominateur.

Un petit diviseur n’est pas un diviseur nul

Quand on divise par des nombres de plus en plus petits, les résultats grandissent : 1 ÷ 1/10 = 10 et 1 ÷ 1/100 = 100. De là vient l’idée que 1/0 est infini. Mais avec des diviseurs négatifs, c’est l’inverse, car 1 ÷ (−1/100) = −100 et les quotients descendent sans limite. Comme le comportement dépend du côté par lequel on s’approche de zéro, aucune valeur unique ne convient. L’infini décrit la direction que prend une expression dans une limite. La division elle-même ne le donne pas comme résultat, et 1/0 reste non défini.

Entraînez-vous

  1. Combien vaut 6/0 ?
  2. Combien vaut 0/(−6) ?
  3. Combien font 2/3 ÷ 0 ?
  4. Simplifiez (x² − 9)/(x − 3) et écrivez la restriction.
Voir les réponses
  1. Pas de valeur, car aucun q ne vérifie 0 × q = 6.
  2. Il vaut 0, car (−6) × 0 = 0.
  3. Pas de valeur, car le diviseur est zéro.
  4. x + 3, avec x ≠ 3.

Questions fréquentes

Le numérateur d’une fraction peut-il être zéro ?

Oui. 0/9 vaut 0, tout comme 0/(−4), et une telle fraction s’additionne sans problème : 0/9 + 1/6 = 1/6. Seul le dénominateur nul est interdit. Un numérateur nul ne donne plus 0 uniquement quand le dénominateur est lui aussi nul, ce qui est le cas indéterminé.

Pourquoi 0/0 ne peut-il pas valoir 1 ?

Parce qu’avec le même raisonnement il vaudrait 2 ou 7, puisque 0 × 1, 0 × 2 et 0 × 7 donnent tous 0. S’il valait 1 et aussi 2, on aurait 1 = 2. En analyse, cette forme apparaît dans des limites comme celle de (x² − 1)/(x − 1) quand x tend vers 1, et la valeur dont on s’approche est alors 2.

Pourquoi la calculatrice affiche-t-elle une erreur avec un dénominateur nul ?

Parce qu’il n’y a aucun résultat à afficher. Pour une addition, une soustraction ou une multiplication avec 7/0, elle indique que le dénominateur doit être différent de zéro. Pour une division, elle indique qu’on ne peut diviser ni par zéro ni par une fraction qui vaut zéro, comme 0/8. Vérifiez le champ du dénominateur ou du diviseur.

Peut-on diviser par zéro en résolvant une équation avec x ?

Non, et c’est une façon classique de perdre des solutions. Dans x² = 3x, diviser les deux membres par x laisse x = 3 et perd x = 0. Passez tout d’un côté, factorisez x(x − 3) = 0 et vous obtenez les deux solutions. Pour diviser par une expression contenant x, vérifiez d’abord qu’elle ne peut pas s’annuler. Les équations avec fractions suivent cette règle.

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