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Mathématiques

Qu'est-ce qu'un nombre au cube et une racine cubique, et comment calculer une racine cubique ?

Réponse rapide

Mettre un nombre au cube, c'est le multiplier trois fois par lui-même, par exemple 4³ = 4 × 4 × 4 = 64. La racine cubique fait l'inverse, donc ∛64 = 4.

10–15 ansCollège et lycée

En une phrase

Un nombre au cube, c'est un nombre multiplié trois fois par lui-même, et la racine cubique permet de retrouver le nombre de départ.

Explication

Construis un cube avec des petits cubes de construction. S'il a 2 cubes de long, 2 de large et 2 de haut, il en contient 2 × 2 × 2 = 8. Un cube de 3 sur 3 sur 3 en contient 3 × 3 × 3 = 27. D'où le nom : les cubes parfaits sont les nombres de petits cubes qui forment un grand cube complet, comme les carrés parfaits forment des carrés.

  • cubes
  • boîte
  • règle
Un cube de 3 petits cubes de long, 3 de large et 3 de haut contient 3 × 3 × 3 = 27 petits cubes.

On écrit le cube avec un petit 3, l'exposant : n³ = n × n × n, qui se lit « n au cube ». Ainsi, 5³ = 5 × 5 × 5 = 125. C'est aussi le volume d'un cube d'arête n : un cube de 5 cm d'arête a un volume de 125 cm³.

La racine cubique fait le chemin inverse. Elle répond à la question « quel nombre, mis au cube, donne celui-ci ? ». Son symbole est une racine avec un petit 3 : ∛.

Si n³ = x, alors ∛x = n. Par exemple, 4³ = 64, donc ∛64 = 4.

n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
n³ 1 8 27 64 125 216 343 512 729 1 000
n 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
n³ 1 331 1 728 2 197 2 744 3 375 4 096 4 913 5 832 6 859 8 000

Quelques différences entre cubes et carrés :

  • Les nombres négatifs. Trois signes moins multipliés donnent un moins, donc (−3)³ = −27. Un nombre négatif a donc une racine cubique : ∛(−27) = −3. (Un nombre négatif n'a pas de racine carrée parmi les nombres réels.)
  • Une seule réponse. 25 a deux racines carrées, 5 et −5, mais 125 n'a qu'une racine cubique, 5.
  • Fractions et décimaux. (1/2)³ = 1/8 et 0,2³ = 0,008. Mettre au cube un nombre entre 0 et 1 le rend plus petit.

La plupart des nombres ne sont pas des cubes parfaits, et leur racine cubique ne tombe pas juste : ∛3 ≈ 1,442 et ∛50 ≈ 3,684. On peut toujours l'encadrer : 50 est entre 27 (3³) et 64 (4³), donc ∛50 est entre 3 et 4. Le cube est un cas particulier des puissances, et la racine cubique est la cousine de la racine carrée.

Exemples

  • 7³ = 7 × 7 × 7 = 49 × 7 = 343
  • (−4)³ = (−4) × (−4) × (−4) = 16 × (−4) = −64
  • ∛216 = 6, car 6 × 6 × 6 = 216
  • ∛1 000 = 10 et ∛1 000 000 = 100
  • (2/3)³ = (2 × 2 × 2) ÷ (3 × 3 × 3) = 8/27
  • Deux jolies régularités : 1 = 1³, 3 + 5 = 8 = 2³, 7 + 9 + 11 = 27 = 3³ (des groupes de nombres impairs), et 1³ + 2³ + 3³ = 36 = (1 + 2 + 3)².

Erreurs fréquentes

  • Multiplier par 3 au lieu de mettre au cube. 4³ = 4 × 4 × 4 = 64, et non 4 × 3 = 12.
  • S'arrêter à deux facteurs. 5 × 5 = 25, c'est 5², pas 5³. Solution : écris les trois 5.
  • Croire que ∛(−8) n'existe pas. Elle vaut −2, car (−2)³ = −8.
  • Mettre une somme au cube morceau par morceau. (2 + 3)³ = 5³ = 125, mais 2³ + 3³ = 8 + 27 = 35. On additionne d'abord, puis on met au cube.

Étape par étape

Étape par étape

  1. Regarde le dernier chiffreChaque chiffre de 0 à 9 donne un dernier chiffre différent quand on le met au cube : 1→1, 2→8, 3→7, 4→4, 5→5, 6→6, 7→3, 8→2, 9→9, 0→0. Le dernier chiffre d'un cube parfait donne donc le dernier chiffre de sa racine.
  2. Cache les trois derniers chiffresRegarde ce qui reste. Pour 13 824, il reste 13.
  3. Trouve le chiffre des dizainesCherche le plus grand cube qui ne dépasse pas ce nombre : 2³ = 8 ≤ 13 < 27, donc le chiffre des dizaines est 2.
  4. Assemble13 824 se termine par 4, donc la racine se termine par 4 : ∛13 824 = 24.
  5. Vérifie24 × 24 × 24 = 576 × 24 = 13 824.

Cette astuce ne marche que pour les cubes parfaits (jusqu'à 6 chiffres). Pour les autres nombres, encadre entre deux cubes ou utilise la calculatrice : sur une TI-82 ou TI-83, menu MATH puis ³√( ; sur la plupart des calculatrices, NumWorks comprise, tu peux aussi taper le nombre puis ^(1/3). Dans un tableur, =PUISSANCE(A1;1/3) fait la même chose.

Exercices

Nombres au cube et racine cubique

Fais chaque exercice, puis vérifie ta réponse.

  1. Calcule 3³.
    Voir la réponse
    3 × 3 × 3 = 27
  2. Calcule 6³.
    Voir la réponse
    6 × 6 × 6 = 36 × 6 = 216
  3. Calcule 10³.
    Voir la réponse
    1 000
  4. Calcule ∛8.
    Voir la réponse
    2 × 2 × 2 = 8, donc 2
  5. Calcule ∛343.
    Voir la réponse
    7 × 7 × 7 = 343, donc 7
  6. Calcule ∛729.
    Voir la réponse
    9 × 9 × 9 = 729, donc 9
  7. Calcule (−5)³.
    Voir la réponse
    (−5) × (−5) × (−5) = 25 × (−5) = −125
  8. Calcule ∛(−64).
    Voir la réponse
    (−4)³ = −64, donc −4
  9. Calcule 0,2³.
    Voir la réponse
    0,2 × 0,2 × 0,2 = 0,008
  10. Calcule (2/3)³.
    Voir la réponse
    8 ÷ 27 = 8/27
  11. 100 est-il un cube parfait ?
    Voir la réponse
    4³ = 64 et 5³ = 125, donc non.
  12. Entre quels nombres entiers consécutifs se trouve ∛50 ?
    Voir la réponse
    3³ = 27 et 4³ = 64, donc entre 3 et 4 (environ 3,68).
  13. Calcule ∛1 728.
    Voir la réponse
    12 × 12 × 12 = 1 728, donc 12
  14. Calcule ∛4 096.
    Voir la réponse
    16 × 16 × 16 = 4 096, donc 16
  15. Calcule ∛13 824 sans calculatrice.
    Voir la réponse
    Il se termine par 4, donc la racine se termine par 4 ; 13 est entre 2³ et 3³, donc 24.
  16. Lequel est le plus grand : 2³ + 3³ ou (2 + 3)³ ?
    Voir la réponse
    8 + 27 = 35 et 5³ = 125, donc (2 + 3)³ est plus grand.

Problèmes

Les cubes dans la vie courante

Fais chaque exercice, puis vérifie ta réponse.

  1. Une boîte cubique a un volume de 1 000 cm³. Quelle est la longueur de chaque arête ?
    Voir la réponse
    ∛1 000 = 10 cm
  2. On construit un grand cube avec des petits cubes, 3 sur chaque arête. Combien de petits cubes faut-il ?
    Voir la réponse
    3³ = 27
  3. Une cuve d'eau cubique a des arêtes de 2 m. Combien de litres contient-elle ? (1 m³ = 1 000 litres)
    Voir la réponse
    2³ = 8 m³, donc 8 000 litres
  4. Un glaçon a un volume de 27 cm³. Quelle est la longueur de chaque arête ?
    Voir la réponse
    ∛27 = 3 cm
  5. Un cube en bois de 5 cm d'arête est peint à l'extérieur, puis découpé en cubes de 1 cm. Combien de petits cubes n'ont aucune face peinte ?
    Voir la réponse
    Les cubes non peints forment un cube de 3 × 3 × 3 à l'intérieur : 27
  6. L'arête d'un cube passe de 3 cm à 6 cm. Par combien son volume est-il multiplié ?
    Voir la réponse
    216 ÷ 27 = 8 (2³ = 8)

Questions fréquentes

C'est quoi un nombre au cube ?

C'est un nombre multiplié trois fois par lui-même. 2 au cube vaut 2 × 2 × 2 = 8, 5 au cube vaut 125 et 6 au cube vaut 216.

C'est quoi, la racine cubique ?

C'est le nombre qui, mis au cube, redonne le nombre de départ. La racine cubique de 8 est 2, car 2³ = 8.

Quelle est la racine cubique de 27, 64 et 125 ?

∛27 = 3, ∛64 = 4 et ∛125 = 5. Chacune, mise au cube, redonne le nombre.

Comment calculer une racine cubique sans calculatrice ?

Pour un cube parfait, le dernier chiffre donne le chiffre des unités de la racine, et les chiffres restants après avoir caché les trois derniers donnent les dizaines. Sinon, encadre le nombre entre deux cubes et estime.

Comment faire une racine cubique sur la calculatrice ?

Utilise la touche ou le menu ∛ (sur TI : MATH puis ³√( ). Sinon, tape le nombre, puis la touche puissance ^ et (1/3).

Un nombre négatif au cube, ça donne quoi ?

Un nombre négatif : (−2)³ = −8 et (−10)³ = −1 000. C'est pour cela que ∛(−1 000) = −10.

Quels nombres sont à la fois carrés et cubes ?

1, 64, 729 et 4 096. Ce sont les puissances sixièmes : 1⁶, 2⁶, 3⁶ et 4⁶. Par exemple, 64 = 8² = 4³.

Comment écrire le ³ au clavier ?

Le clavier français a une touche ², mais pas de ³. Sous Windows, maintiens la touche Alt et tape 0179 sur le pavé numérique, ou utilise l'exposant dans ton traitement de texte.

Mini-quiz

Nombres au cube et racine cubique

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Question 1 sur 4

Combien vaut 4³ ?

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