Introduction à Python pour les Maths

Exercices pour débutants pour apprendre les bases de Python en mathématiques.

Revoyons ensemble les points essentiels d'Introduction à Python pour les Maths avant de démarrer les exercices. Ces rappels sont vos fondations pour réussir !

1. Opérations de Base en Python

Python peut être utilisé comme une calculatrice très puissante. Voici les opérations de base à connaître :

Addition + : 3 + 5 donne 8.

Soustraction - : 10 - 4 donne 6.

Multiplication * : 2 * 6 donne 12.

Division / : 15 / 3 donne 5.0 (note : le résultat est un nombre décimal).

Puissance ** : 2**3 donne $2^3 = 8$.

Ordre des opérations : Python respecte les priorités mathématiques (PEMDAS/BEDMAS - Parenthèses, Exposants, Multiplication et Division, Addition et Soustraction). Utilisez les parenthèses pour forcer l'ordre des opérations.

2. Variables et Affectations

Variables : Une variable est un nom que vous donnez à une valeur. Vous pouvez imaginer cela comme une étiquette que vous collez sur une boîte pour vous souvenir de ce qu'elle contient.

Affectation = : Utilisez le signe égal pour assigner une valeur à une variable. Exemple : x = 10.

Nommage des variables : Choisissez des noms clairs et descriptifs pour vos variables. Cela rendra votre code plus facile à lire et à comprendre.

Modification : La valeur d'une variable peut être modifiée à tout moment en lui assignant une nouvelle valeur.

Exemple :


                x = 5   # x vaut 5
                y = x + 3 # y vaut 5 + 3 = 8
                x = 12  # x est maintenant mis à jour à 12, mais y garde sa valeur de 8
                                        

3. Fonction print()

La fonction print() est essentielle pour afficher des informations à l'écran. Vous pouvez afficher des valeurs de variables, du texte, ou le résultat de calculs.

Afficher une variable : print(resultat) affiche la valeur de la variable resultat.

Afficher du texte et une variable : print("Le résultat est :", resultat) affiche le texte suivi de la valeur de resultat.

4. Erreurs Courantes et Débogage

Types d'erreurs :

ZeroDivisionError : Erreur lors d'une division par zéro. Python ne peut pas diviser par zéro, tout comme en mathématiques.

NameError : Erreur lorsque vous utilisez une variable qui n'a pas été définie (à laquelle vous n'avez pas encore donné de valeur).

SyntaxError : Erreur de syntaxe, souvent due à une faute de frappe, une mauvaise ponctuation ou une erreur dans la structure du code.

Débogage : Lire attentivement le message d'erreur est crucial. Il vous indique le type d'erreur et souvent la ligne de code où l'erreur s'est produite. Utilisez ces informations pour corriger votre code.

5. Boucles for et while

Boucle for : Répète un bloc de code pour chaque élément d'une séquence (liste, intervalle de nombres avec range(), etc.).


                for i in range(5):  # pour i allant de 0 à 4
                    print(i)       # afficher la valeur de i
                                        

Boucle while : Répète un bloc de code tant qu'une condition est vraie. Attention à la condition de sortie pour éviter les boucles infinies !


                compteur = 0
                while compteur < 3: # tant que compteur est inférieur à 3
                    print("Compteur :", compteur)
                    compteur += 1    # augmenter compteur de 1 (sinon boucle infinie !)
                                        

6. Instructions conditionnelles if...else

Structure if...else : Permet d'exécuter différents blocs de code selon qu'une condition est vraie ou fausse.


                age = 20
                if age >= 18:
                    print("Majeur")  # si age >= 18, afficher "Majeur"
                else:
                    print("Mineur")  # sinon (si age < 18), afficher "Mineur"
                                        

Conditions : Les conditions sont des expressions qui retournent True ou False. Elles utilisent souvent des opérateurs de comparaison (==, !=, <, >, <=, >=) et logiques (and, or, not).

C'est noté ? 💪 Maintenant, place aux exercices ! Bonne chance !

Opérations de base en Python

Exercice 1 : Premiers calculs

Prédisez le résultat des opérations Python suivantes. Vérifiez ensuite en utilisant un interpréteur Python.

  1. 3 + 5
  2. 10 - 4
  3. 2 * 6
  4. 15 / 3

Exercice 1 bis : Addition simple

Quel sera le résultat de l'opération Python suivante : 7 + 2 ?
Essayez de le calculer mentalement, puis vérifiez en utilisant le Trinket ci-dessous.

Exercice 1 ter : Calculer le prix total

Imaginez que vous achetez 3 articles à 5 euros chacun et 2 articles à 10 euros chacun.
Utilisez Python pour calculer le prix total de votre achat.

Rappel de cours : Ordre des opérations

En mathématiques et en Python, l'ordre des opérations est crucial. On utilise souvent l'acronyme PEMDAS (ou parfois BEDMAS) pour se souvenir de cet ordre :

  1. Parenthèses
  2. Exposants (puissances)
  3. Multiplication et Division (de gauche à droite)
  4. Addition et Soustraction (de gauche à droite)

Python suit ces règles pour évaluer les expressions mathématiques.

Exercice 2 : Ordre des opérations et parenthèses

Calculez à la main puis vérifiez avec Python les expressions suivantes. Faites attention à l'ordre des opérations.

  1. 2 + 3 * 4
  2. (2 + 3) * 4
  3. 10 / 2 - 1
  4. 10 / (2 - 1)

Exercice 2 bis : Utilisation des parenthèses

Considérez l'expression (10 - 2) / 4.
Pourquoi l'utilisation des parenthèses est-elle importante ici ? Quel résultat obtenez-vous avec et sans parenthèses ? Vérifiez avec Trinket.

Exercice 2 ter : Calcul du prix avec réduction

Un livre coûte 25 euros, mais il y a une réduction de 20% si vous l'achetez en ligne.
Calculez le prix que vous paierez pour le livre en utilisant Python.

Exercice 3 : Puissances et nombres négatifs

Prédisez puis vérifiez avec Python les résultats suivants :

  1. 2**3
  2. -5 + 2
  3. 3 * (-4)
  4. (-2)**2
  5. (-2)**3

Variables et Affectations

Rappel de cours : Variables en Python

Une variable est comme une boîte nommée dans laquelle vous pouvez stocker des valeurs (nombres, texte, etc.). En Python, vous créez une variable en lui donnant simplement un nom et en lui affectant une valeur avec le signe =.

Exemple : nombre = 10. Ici, nombre est le nom de la variable et 10 est la valeur stockée.

Vous pouvez ensuite utiliser le nom de la variable dans vos calculs ou pour afficher la valeur.

Exercice 4 : Introduction aux variables

Quelles seront les valeurs de x et y après avoir exécuté ces instructions Python ? Vérifiez votre réponse avec Python.


x = 10
y = x + 5
x = 20
                        

Exercice 4 bis : Affectation et modification de variables

Suivez attentivement ces instructions et prédisez la valeur finale de z :

  1. Initialisez une variable x avec la valeur 3.
  2. Initialisez une variable y avec la valeur x + 2.
  3. Modifiez la valeur de x pour qu'elle soit maintenant 7.
  4. Calculez z = x + y.
Quelle est la valeur de z ? Pourquoi ? Vérifiez avec Trinket.

Exercice 4 ter : Calculer l'IMC

L'Indice de Masse Corporelle (IMC) est utilisé pour évaluer la corpulence d'une personne. Il se calcule avec la formule :
$$ IMC = \frac{masse}{taille^2} $$
où la masse est en kilogrammes et la taille en mètres.
Si une personne a une masse de 75 kg et une taille de 1.80 m, utilisez Python pour calculer son IMC. Stockez la masse dans une variable masse et la taille dans une variable taille avant de faire le calcul.

Exercice 5 : Utilisation de print()

Que va afficher le code Python suivant ? Exécutez le code pour vérifier.


a = 7
b = 3
resultat = a * b - 10
print(resultat)
print("Le résultat est :", resultat)
                        

Exercice 6 : Erreurs courantes

Les instructions Python suivantes vont-elles provoquer une erreur ? Si oui, pourquoi ? Corrigez les instructions si possible.

  1. 5 / 0
  2. x = 2 + y (si y n'a pas été défini avant)
  3. variable = 10
    Print(variable)

Programmes simples

Exercice 7 : Suivre un programme pas à pas

Complétez le tableau d'état des variables pour le programme Python suivant, puis donnez la valeur finale de resultat.


a = 4
b = 2
resultat = a**2 + b
resultat = resultat / 3
print(resultat)
                        
Instruction
Initialisation
a = 4
b = 2
resultat = a**2 + b
resultat = resultat / 3
print(resultat)

Exercice 8 : Écrire un programme simple

Écrivez un programme Python qui effectue les opérations suivantes :

  1. Définir une variable base avec la valeur 5 et une variable hauteur avec la valeur 8.
  2. Calculer l'aire d'un triangle en utilisant la formule : Aire = (base * hauteur) / 2. Stockez le résultat dans une variable nommée aire_triangle.
  3. Afficher la valeur de aire_triangle avec un message clair, par exemple "L'aire du triangle est : ...".

Boucles : for et while

Rappel de cours : Boucles for et while

Les boucles sont des structures de contrôle fondamentales en programmation. Elles permettent de répéter un bloc de code plusieurs fois. Python offre deux types principaux de boucles :

  1. Boucle for : Utilisée pour itérer sur une séquence (comme une liste, une chaîne de caractères ou un range) ou un nombre de fois défini à l'avance.
    
                for i in range(5): # Répète 5 fois (i prend les valeurs 0, 1, 2, 3, 4)
                    print(i)
                                            
  2. Boucle while : Utilisée pour répéter un bloc de code tant qu'une condition est vraie. Il est crucial de s'assurer que la condition devienne fausse à un moment donné pour éviter une boucle infinie.
    
                compteur = 0
                while compteur < 5: # Continue tant que compteur est inférieur à 5
                    print(compteur)
                    compteur += 1 # Incrémente compteur pour que la condition devienne fausse
                                            

Les boucles for sont idéales quand le nombre d'itérations est connu ou lorsqu'on itère sur une collection d'éléments. Les boucles while sont plus adaptées quand la répétition dépend d'une condition qui peut changer dynamiquement pendant l'exécution de la boucle.

Exercice 9 : Boucle for simple

Que va afficher le code Python suivant ? Prédisez l'affichage, puis vérifiez avec Trinket.


            for i in range(3):
                print("Bonjour !")
                                        

Modifiez le code pour qu'il affiche "Bonjour !" 7 fois au lieu de 3.

Exercice 10 : Boucle for et accumulation

Le code suivant calcule la somme des nombres de 0 à 4. Complétez les lignes manquantes pour que le code fonctionne correctement, puis exécutez-le dans Trinket pour vérifier.


            somme = 0
            for i in range(5):
                ... # Ligne à compléter pour ajouter i à la somme
            print("La somme est :", somme)
                                        

Modifiez le code pour calculer la somme des nombres de 0 à 9 à la place de 0 à 4.

Exercice 10 bis : Calcul de la factorielle avec une boucle for

La factorielle d'un nombre entier positif $n$, notée $n!$, est le produit de tous les entiers positifs inférieurs ou égaux à $n$. Par exemple, $5! = 5 \times 4 \times 3 \times 2 \times 1 = 120$.
Écrivez un programme Python qui utilise une boucle for pour calculer la factorielle d'un nombre entier donné (par exemple, 5). Stockez le nombre dans une variable nombre et le résultat dans une variable factorielle. Affichez le résultat à la fin.

Exercice 11 : Boucle while simple

Prédire ce que va afficher le code Python suivant, puis vérifier avec Trinket.


            compteur = 0
            while compteur < 4:
                print("Le compteur est à :", compteur)
                compteur = compteur + 1
                                        

Modifiez la condition de la boucle while pour que le message s'affiche 6 fois au lieu de 4.

Exercice 12 : Boucle while et condition complexe

Le code suivant utilise une boucle while avec une condition basée sur une variable temperature. Prédire ce que va afficher le code, puis vérifier avec Trinket.


            temperature = 25
            while temperature > 20:
                print("La température est de :", temperature, "°C, il fait chaud.")
                temperature = temperature - 1
            print("La température est acceptable.")
                                        

Que se passe-t-il si vous modifiez la ligne temperature = temperature - 1 en temperature = temperature + 1 ? Expliquez pourquoi et testez dans Trinket.

Exercice 12 bis : Simulation d'un compte à rebours avec une boucle while

Écrivez un programme Python qui simule un compte à rebours à partir de 10 jusqu'à 1, puis affiche "Décollage !". Utilisez une boucle while pour réaliser ce compte à rebours.


            compte_a_rebours = 10
            # Votre boucle while ici
                                        
Testez votre programme dans Trinket et assurez-vous qu'il affiche le compte à rebours correctement suivi du message de décollage.

Instructions Conditionnelles : if...else

Rappel de cours : Instructions conditionnelles if...else

L'instruction if...else permet de définir une alternative lorsque la condition du if est fausse. Si la condition est vraie, le bloc de code sous le if est exécuté ; sinon, c'est le bloc de code sous le else qui est exécuté.

Structure de base :


if condition:
    # Code à exécuter si la condition est vraie
else:
    # Code à exécuter si la condition est fausse
                        

Il est important de noter que le bloc else est toujours associé à un if et est exécuté uniquement si la condition du if est évaluée comme fausse. Il offre un chemin par défaut lorsque la condition principale n'est pas remplie.

Exercice 13 : Utilisation de if et else

Reprenez l'Exercice 7 (Condition if simple). Modifiez-le maintenant pour qu'il affiche "Vous êtes majeur." si l'âge est de 18 ans ou plus, et affiche "Vous êtes mineur." sinon. Utilisez la structure if...else pour fournir une réponse dans les deux cas.


age = 20 # Âge à tester
# Votre structure if...else ici
                            
Testez votre programme avec différents âges (par exemple 16, 18, 25) dans le Trinket.

Exercice 14 bis : Message personnalisé selon l'âge

Modifiez l'Exercice 7 bis (Vérification du prix minimum). Si le prix de l'article est supérieur ou égal au budget minimum (50 euros), affichez "Prix élevé". Sinon, affichez "Prix abordable". Utilisez une structure if...else.


prix_article = 45  # Prix à vérifier
budget_min = 50
# Votre structure if...else ici
                            
Testez le programme avec différentes valeurs de prix_article (par exemple 45, 50, 60) dans le Trinket.

Exercice 14 : if et else - Pair ou impair

Reprenez l'Exercice 8 (if et else - Pair ou impair). Assurez-vous que le programme utilise bien une structure if...else pour afficher "C'est un nombre pair." ou "C'est un nombre impair." selon la parité du nombre.


nombre = 7
# Votre structure if...else ici
                            
Testez votre code avec différents nombres pairs et impairs dans le Trinket.

Exercice 15 ter : Vérification de l'accès basé sur l'âge avec if...else

Reprenez l'Exercice 8 bis (Vérification de l'âge pour une activité). Utilisez maintenant une structure if...else pour afficher "Accès autorisé" si l'âge est de 16 ans ou plus, et "Accès refusé" sinon.


age_utilisateur = 15 # Âge à tester
# Votre structure if...else ici
                            
Testez avec différents âges (par exemple 10, 16, 30) dans le Trinket.

Boucles : for et while

Exercice 16 : Boucle for simple

Écrivez un programme Python qui utilise une boucle for pour afficher les nombres de 1 à 5, chacun sur une nouvelle ligne.


# Votre boucle for ici
                            

Exécutez votre code dans Trinket pour vérifier l'affichage.

Exercice 17 : Boucle for et accumulation

Écrivez un programme Python qui utilise une boucle for pour calculer la somme des nombres de 1 à 10. Affichez le résultat final.


# Votre code avec boucle for et accumulation ici
                            

Vérifiez votre réponse en exécutant le code dans Trinket. La somme attendue est 55 (1+2+3+4+5+6+7+8+9+10 = 55).

Exercice 18 bis : Calcul de la factorielle avec une boucle for

La factorielle d'un nombre entier positif $n$, notée $n!$, est le produit de tous les entiers positifs inférieurs ou égaux à $n$. Par exemple, $5! = 5 \times 4 \times 3 \times 2 \times 1 = 120$.
Écrivez un programme Python qui utilise une boucle for pour calculer la factorielle d'un nombre entier donné (par exemple, 5). Stockez le nombre dans une variable nombre et le résultat dans une variable factorielle. Affichez le résultat à la fin.

Exercice 19 : Boucle while simple

Écrivez un programme Python qui utilise une boucle while pour afficher les nombres de 5 à 1, en ordre décroissant, chacun sur une nouvelle ligne.


# Votre boucle while ici
                            

Vérifiez l'affichage produit par votre code dans Trinket.

Exercice 20 : Boucle while et condition complexe

Que va afficher le code Python suivant ? Analysez la condition de la boucle while et le changement de la variable temperature à chaque itération. Prédisez l'affichage avant de vérifier avec Trinket.


temperature = 30
while temperature > 15:
    print("Température :", temperature, "°C")
    if temperature > 25:
        temperature = temperature - 3
    else:
        temperature = temperature - 1
print("Température idéale atteinte.")
                            

Exercice 21 bis : Simulation d'un compte à rebours avec une boucle while

Écrivez un programme Python qui simule un compte à rebours pour le lancement d'une fusée. Le compte à rebours doit commencer à 5 et se terminer à 0. Pour chaque nombre dans le compte à rebours, le programme doit afficher "Compte à rebours : [nombre]". Une fois le compte à rebours terminé (nombre atteint 0), affichez "Fusée lancée !". Utilisez une boucle while pour réaliser ce programme.


# Votre code pour le compte à rebours avec while ici
                            
Testez votre programme dans Trinket et observez le compte à rebours et le message de lancement final.