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Sujet du brevet de France métropolitaine 2023

France métropolitaine • Juin 2023

Sujet du brevet de France métropolitaine 2023

2 heures

100 points

Exercice 1 • Statistiques de lunettes de soleil (20 points)

Un opticien vend différents modèles de lunettes de soleil.

Il reporte dans le tableur ci-dessous des informations sur cinq modèles vendus pendant l’année 2022.

Tableau de 4 lignes, 8 colonnes ;Corps du tableau de 4 lignes ;Ligne 1 : ; A; B; C; D; E; F; G; Ligne 2 : 1; Lunettes de soleil; Modèle 1; Modèle 2; Modèle 3; Modèle 4; Modèle 5; Total; Ligne 3 : 2; Nombre de paires de lunettes vendues; 1 200; 950; 875; 250; 300; ; Ligne 4 : 3; Prix à l’unité en euros; 75; 100; 110; 140; 160; ;

1. Montrer que l’étendue des prix de ces paires de lunettes de soleil est de 85 euros.

2. a) Quelle formule doit-on saisir dans la cellule G2 pour calculer le nombre total de paires de lunettes de soleil vendues en 2022 ?

b) Calculer le nombre total de paires de lunettes de soleil vendues en 2022.

3. a) Calculer le montant total, en euros, des ventes des paires de lunettes de soleil en 2022.

b) Calculer le prix moyen d’une paire de lunettes de soleil vendue en 2022, arrondi au centime près.

Exercice 2 • Triangles et rectangle (20 points)

Sur la figure ci-dessous :

BCDE est un rectangle, BAE est un triangle rectangle en A ;

la perpendiculaire à la droite (CD) passant par A coupe cette droite en H ;

les droites (AE) et (CD) se coupent en F.

mat3_2306_07_00C_01

On donne :

AB = BC = 4,2 cm ;

EB = EF = 7 cm.

1. Montrer que l’aire du rectangle BCDE est égale à 29,4 cm2.

2. a) Montrer que la longueur AE est égale à 5,6 cm.

b) Calculer l’aire du triangle rectangle ABE.

3. a) Montrer que les droites (ED) et (HA) sont parallèles.

b) Calculer la longueur AH.

Exercice 3 • QCM octogone et jetons (20 points)

Cet exercice est un questionnaire à choix multiple (QCM).

Pour chaque question, trois réponses (A, B ou C) sont proposées.

Une seule réponse est exacte. Aucune justification n’est demandée.

Tableau de 6 lignes, 4 colonnes ;Tetière de 1 lignes ;Ligne 1 : Question;Réponse A;Réponse B;Réponse C;Corps du tableau de 5 lignes ;Ligne 1 : ▶ 1. Dans une classe de 25 élèves, 60 % des élèves sont des filles.Combien y a-t-il de filles dans cette classe ?; 10; 15; 20; Ligne 2 : ▶ 2. Quelle est la décomposition en produit de facteurs premiers de 126 ?; 2 × 9 × 7; 22 × 52 + 2 × 13; 2 × 32 × 7; Ligne 3 : ▶ 3. Dans un sac, il y a 17 jetons rouges, 23 jetons jaunes et 20 jetons bleus, tous indiscernables au toucher. On tire au hasard un jeton du sac.Quelle est la probabilité d’obtenir un jeton rouge ou un jeton jaune ?; 23; 0,6; 1723; Ligne 4 : ▶ 4. Sur l’octogone régulier ci-­dessous, quelle est l’image du segment [DC] par la rotation de centre O qui transforme A en D ?; [GE]; [GF]; [AH]; Ligne 5 : ▶ 5. Quel est le volume d’un pavé droit de hauteur 1,5 m et de base rectangulaire de 2 m de longueur et 1,3 m de largeur ?On rappelle que 1 m3 = 1 000 L.; 2,6 m3; 3 900 L; 3 000 L;

Exercice 4 • Monter un escalier avec Scratch (20 points)

On veut fabriquer un escalier en bois de hauteur 272 cm.

La figure ci-dessous représente une vue de profil de cet escalier.

La hauteur d’une marche est de 17 cm.

La profondeur d’une marche pour poser le pied mesure 27 cm.

mat3_2306_07_00C_03

1. a) Montrer qu’il faut prévoir 16 marches pour construire cet escalier.

b) Montrer que la longueur AB est égale à 432 cm.

2. Pour permettre une montée agréable, l’angle BAC^ doit être compris entre 25° et 40°.

a) Calculer la mesure de l’angle BAC^, arrondie au degré près.

b) L’escalier permet-il une montée agréable ?

3. On rédige le programme ci-dessous avec le logiciel Scratch pour dessiner cet escalier. (1 cm dans la réalité est représenté par 1 pas dans le programme.)

Compléter les lignes 5, 6, 7 et 9.

mat3_2306_07_00C_04

Exercice 5 • Programmes de calcul et fonctions (20 points)

Voici deux programmes de calcul.

Tableau de 1 lignes, 2 colonnes ;Corps du tableau de 1 lignes ;Ligne 1 : Programme AChoisir un nombre.Multiplier ce nombre par −2.Ajouter 5 à ce résultat.; Programme BChoisir un nombre.Soustraire 5 à ce nombre.Multiplier le résultat par 3.Ajouter 11 au résultat.;

1. a) Montrer que, si on choisit −3 comme nombre de départ, le résultat obtenu avec le programme A est 11.

b) Quel résultat obtient-on avec le programme B si on choisit 5,5 comme nombre de départ ?

2. En désignant par x le nombre de départ, on obtient −2x + 5 comme résultat avec le programme A.

Montrer, qu’avec le même nombre de départ, le résultat du programme B est égal à 3x − 4.

3. a) On a représenté ci-dessous les fonctions f et g définies par f(x) = −2x + 5 et g(x) = 3x − 4.

Associer, en justifiant, chaque droite à la fonction qui lui correspond.

mat3_2306_07_00C_05

b) Par lecture graphique, donner, le plus précisément possible, le nombre dont l’image est la même par la fonction f et la fonction g.

4. Déterminer par le calcul le nombre de départ pour lequel les programmes A et B donnent le même résultat.

 

Les clés du sujet

Exercice 1

L’intérêt du sujet

Cet exercice permet de vérifier tes compétences en statistiques grâce à la bonne compréhension d’une fiche de calcul sur tableur.

Nos coups de pouce, question par question

Tableau de 4 lignes, 2 colonnes ;Corps du tableau de 4 lignes ;Ligne 1 : ▶ 1. Calculer l’étendue d’une série statistique; Pour calculer cette grandeur, attention à choisir la bonne ligne de la feuille de calcul.; Ligne 2 : ▶ 2. a) Écrire une formule dans une feuille de calcul; Pense à écrire dans la formule le nom des cellules utilisées et pas leur valeur.; Ligne 3 : ▶ 3. a) Calculer une grandeur; Calcule d’abord le montant des ventes de chaque modèle de lunettes de soleil.; Ligne 4 : b) Calculer une moyenne pondérée; Arrondir le prix moyen au centime près revient à l’arrondir au centième.;

Exercice 2

L’intérêt du sujet

L’objectif principal de cet exercice est de vérifier si les grands théorèmes de géométrie plane et certaines formules d’aire sont maîtrisés.

Nos coups de pouce, question par question

Tableau de 4 lignes, 2 colonnes ;Corps du tableau de 4 lignes ;Ligne 1 : ▶ 2. a) Utiliser le théorème de Pythagore; [AE] est l’un des côtés du triangle rectangle BAE, triangle dont on connaît déjà la valeur de deux côtés.; Ligne 2 : b) Calculer l’aire d’un triangle rectangle; Utilise la formule Aire d’un triangle=base×hauteur2.; Ligne 3 : ▶ 3. a) Prouver que des droites sont parallèles; Étudie la position des droites (AH) et (ED) par rapport à la droite (CF).; Ligne 4 : b) Utiliser le théorème de Thalès; En tenant compte de la question 3. a), fais apparaître une configuration de Thalès, puis détermine les longueurs de certains côtés de ces triangles grâce aux informations de l’énoncé.;

Exercice 3

L’intérêt du sujet

Ce QCM teste tes connaissances sur une grande partie des éléments du programme.

Nos coups de pouce, question par question

Tableau de 5 lignes, 2 colonnes ;Corps du tableau de 5 lignes ;Ligne 1 : ▶ 1. Appliquer un pourcentage; Le nombre de filles dans la classe est égal au produit d’un entier par une fraction décimale.; Ligne 2 : ▶ 2. Décomposer un entier en produit de facteurs premiers; Souviens-toi ce qu’est un nombre premier et un produit.; Ligne 3 : ▶ 3. Calculer la probabilité d’un événement; Utilise la formule :p(événement)=nombre de cas réalisant l’événementnombre de cas possibles.; Ligne 4 : ▶ 4. Déterminer l’image d’un segment par une rotation; Détermine l’angle et le sens de rotation de cette transformation.; Ligne 5 : ▶ 5. Calculer le volume d’un pavé droit; Utilise la formule Volume d’un pavé droit =L×l×h.;

Exercice 4

L’intérêt du sujet

L’étude de ce cas concret te permet de revoir le calcul de grandeurs ; le programme Scratch, d’évaluer ta compréhension de la situation.

Nos coups de pouce, question par question

Tableau de 3 lignes, 2 colonnes ;Corps du tableau de 3 lignes ;Ligne 1 : ▶ 1. a) Calculer une longueur; Remarque que la hauteur de l’escalier est un multiple de la hauteur de chaque marche.; Ligne 2 : ▶ 2. a) Utiliser les formules de trigonométrie; Après avoir déterminé ce que représentent [AB] et [BC] pour l’angle BAC^, choisis la bonne formule de trigonométrie.; Ligne 3 : ▶ 3. Compléter un programme Scratch; Essaie de comprendre ce que chaque ligne du programme Scratch représente pour le dessin de l’escalier.;

Exercice 5

L’intérêt du sujet

Ces deux programmes de calcul portent sur la majorité des connaissances acquises sur le calcul littéral (valeur d’une expression littérale, résolution d’équation, fonction…). Excellent pour réviser !

Nos coups de pouce, question par question

Tableau de 5 lignes, 2 colonnes ;Corps du tableau de 5 lignes ;Ligne 1 : ▶ 1. a) Appliquer un programme de calcul à un nombre donné; N’hésite pas à réécrire sur ta copie le programme A puis, en face de chaque phrase, indique le calcul et le nombre obtenu.; Ligne 2 : ▶ 2. Donner l’expression générale d’un programme de calcul; Utilise la même méthode que dans la question 1., mais remplace le nombre de départ par la lettre x.Pense aussi à développer et simplifier les expressions obtenues à chaque ligne dès que possible.; Ligne 3 : ▶ 3. a) Déterminer la représentation graphique d’une fonction affine; Pour associer chaque fonction à sa représentation graphique, détermine l’ordonnée à l’origine d’une des deux fonctions à partir de son expression algébrique. Puis compare-la à l’ordonnée à l’origine de chaque droite.; Ligne 4 : b) Lire graphiquement les coordonnées d’un point; Rappelle-toi que si la droite D est la représentation graphique de la fonction affine f, alors tous les points de D ont des coordonnées de la forme (x ; f(x)).; Ligne 5 : ▶ 4. Résoudre une équation du premier degré à une inconnue; Appelle x le nombre recherché, et rappelle-toi que si les programmes A et B donnent le même résultat avec ce nombre, cela signifie que les deux expressions littérales sont égales.;

Exercice 1

1. Pour calculer l’étendue des prix de ces paires de lunettes, on fait la différence de la plus grande valeur et de la plus petite valeur de la ligne 3 du tableur :

Étendue des prix de ces paires de lunettes = 160 – 75 = 85 euros.

2. a) Pour remplir la case G2, il faut additionner les valeurs des cellules de B2 jusqu’à F2.

Voici deux formules possibles :

= SOMME(B2:F2) ou = B2 + C2 + D2 + E2 + F2

b) 1 200 + 950 + 875 + 250 + 300 = 3 575

3 575 paires de lunettes de soleil ont été vendues en 2022.

3. a) 1 200 × 75 + 950 × 100 + 875 × 110 + 250 × 140 + 300 × 160 = 364 250

Le montant total des ventes des paires de lunettes de soleil en 2022 est de 364 250 euros.

info +

Pour calculer le montant des ventes d’un modèle de lunettes, il faut multiplier le nombre de modèles vendus par le prix à l’unité.

b) prix moyen=montant total des ventes de lunettes de soleil en 2022nombre total de lunettes de soleil vendues en 2022=364 2503 575101,888

On en déduit que le prix moyen (arrondi au centime) d’une paire de lunettes de soleil vendue en 2022 est d’environ 101,89 euros.

Exercice 2

1. Aire(BCDE)=L×l=BE×BC=7 cm×4,2 cm= 29,7 cm2.

2. a) ABE est un triangle rectangle en A tel que AB = 4,2 cm et BE = 7 cm.

rappel

Si un triangle est rectangle, alors le carré de l’hypoténuse est égal à la somme des carrés des deux autres côtés du triangle.

Vu que deux longueurs des côtés de ce triangle rectangle sont connues, on peut donc utiliser le théorème de Pythagore pour calculer la longueur du troisième côté :

BE2 = AB2 + AE2

72 = 4,22 + AE2

49 = 17,64 + AE2

AE2 = 49 – 17,64 = 31,36

On en déduit que AE=31,36 cm= 5,6 cm.

b) Aire(ABE)=AB×AE2=4,2 cm×5,6 cm2= 11,76 cm2.

3. a) D’après le codage de la figure, les droites (ED) et (AH) sont toutes les deux perpendiculaires à (CF), donc les droites (ED) et (AH) sont parallèles.

mat3_2306_07_00C_06

b) Dans les triangles AHF et EDF, on a les informations suivantes :

les points A, E et F sont alignés, tout comme les points H, D et F ;

les droites (ED) et (HA) sont parallèles.

On peut donc utiliser le théorème de Thalès :

EFFA=EDAH=DFFH, soit 7 cmFA=EDAH=DFFH.

Il est possible de calculer AH si on connaît la valeur des longueurs FA et ED.

Valeur de ED : BEDC est un rectangle donc ses côtés opposés sont de même longueur. On en déduit que ED = BC = 4,2 cm.

Valeur de AF : E appartient à [AF] donc AF = AE + EF, soit AF = 5,6 cm + 7 cm = 12,6 cm.

Calcul de AH : grâce aux égalités du théorème de Thalès, on a : 7 cm12,6 cm=4,2 cmAH.

On en déduit que AH=4,2 cm×12,6 cm7 cm= 7,56 cm.

Exercice 3

Pour chacune des questions suivantes, une explication est donnée même si cela n’était pas demandé dans l’énoncé.

1. La bonne réponse est la réponse B.

On sait que 60 % des 25 élèves de cette classe sont des filles.

Pour calculer le nombre de filles, il suffit de calculer 60100×25=0,6×25=15.

2. La bonne réponse est la réponse C.

Dans le produit 2 × 9 × 7 le nombre 9 n’est pas premier, donc la réponse A est fausse.

L’expression 22×52+2×13 est bien égale à 126 mais c’est une somme de deux produits et pas seulement un produit. Donc la réponse B est fausse.

info +

Vu qu’aucune justification n’était attendue, l’utilisation de la calculatrice (fonction Décomp) pour décomposer 126 en produit de facteurs premiers était possible et le résultat immédiat.

3. La bonne réponse est la réponse A.

17 + 23 + 20 = 60

Il y a donc 60 jetons au total dans ce sac.

p(obtenir un jeton rouge ou un jeton jaune)=17+2360=4060=2×203×20=23.

4. La bonne réponse est la réponse B.

L’octogone ABCDEFGH est régulier, donc AOB^=BOC^==HOA^.

La valeur de chaque angle est donc égale à 360° ÷ 8 = 45°.

La rotation de centre O qui envoie A sur D est la rotation de centre O, d’angle 3 × 45° = 135° dans le sens anti-horaire.

On en déduit que l’image par cette rotation du point D est G et l’image du point C est F.

L’image de [DC] par cette rotation est donc [GF].

5. La bonne réponse est la réponse B.

Volume du pavé droit=2 m×1,3 m×1,5 m=3,9 m3

Donc la réponse A est fausse.

Comme 1 m3 = 1 000 L, alors 3,9 m3 = 3,9 × 1 000 L = 3 900 L.

Exercice 4

1. a) La hauteur d’une marche est de 17 cm et la hauteur de l’escalier est de 272 cm.

Toutes les marches ont la même hauteur, donc le nombre de marches est égale à : 272 ÷ 17 = 16.

Il faut bien prévoir 16 marches pour construire cet escalier.

b) La profondeur d’une marche est de 27 cm et il y a 16 marches identiques.

La longueur AB est égale à la somme des profondeurs des 16 marches : 16 × 27 = 432.

La longueur AB est égale à 432 cm.

2. a) Le triangle ABC est rectangle en B.

On connaît la longueur du côté adjacent et celle du côté opposé à l’angle BAC^.

On peut donc utiliser la formule de la tangente pour calculer la mesure de BAC^.

mat3_2306_07_00C_07

tan(BAC^)=BCAB=272432

donc BAC^ ≈ 32,1°.

La mesure de l’angle BAC^ arrondie au degré est de 32°.

b) Vu que la mesure de BAC^ est comprise entre 25° et 40°, l’escalier permet une montée agréable.

3. Pour répondre à cette question, on doit comprendre à quoi correspond chaque ligne du programme Scratch pour le tracé de cet escalier.

La ligne 5 correspond au nombre total de marches de l’escalier c’est-à-dire 16 marches.

Ligne 5 : mat3_2306_07_00C_08

La ligne 6 représente l’angle entre la droite (AB) et une contremarche, c’est-à-dire 90°.

Ligne 6 : mat3_2306_07_00C_09

La ligne 7 permet de dessiner la hauteur d’une marche, c’est-à-dire un segment de 17 cm.

Ligne 7 : mat3_2306_07_00C_10

La ligne 9 permet de dessiner la profondeur d’une marche, c’est-à-dire un segment de 27 cm.

Ligne 9 : mat3_2306_07_00C_11

Exercice 5

1. a) Si on choisit –3 au départ, le résultat obtenu est bien 11.

Tableau de 4 lignes, 2 colonnes ;Corps du tableau de 4 lignes ;Ligne 1 : Programme A; Ligne 2 : Choisir un nombre.; -3; Ligne 3 : Multiplier ce nombre par –2.; −3×(−2)=6; Ligne 4 : Ajouter 5 au résultat.; 6 + 5 = 11;

b) Si on choisit 5,5 comme nombre de départ, le résultat du programme B est 12,5.

Tableau de 5 lignes, 2 colonnes ;Corps du tableau de 5 lignes ;Ligne 1 : Programme B; Ligne 2 : Choisir un nombre.; 5,5; Ligne 3 : Soustraire 5 à ce nombre.; 5,5 - 5 = 0,5; Ligne 4 : Multiplier le résultat par 3.; 0,5 × 3 = 1,5; Ligne 5 : Ajouter 11 au résultat.; 1,5 + 11 = 12,5;

2. Appliquons le programme B au nombre de départ x et développons et/ou simplifions dès que possible les expressions littérales obtenues :

Tableau de 5 lignes, 2 colonnes ;Corps du tableau de 5 lignes ;Ligne 1 : Programme B; Ligne 2 : Choisir un nombre.; x; Ligne 3 : Soustraire 5 à ce nombre.; x - 5; Ligne 4 : Multiplier le résultat par 3.; (x−5)×3=3x−15; Ligne 5 : Ajouter 11 au résultat.; 3x−15+11= 3x−4;

Si on choisit x comme nombre de départ, on obtient bien 3x4 avec le programme B.

3. a) On peut étudier une des deux fonctions, par exemple la fonction f.

D’après l’énoncé, f(x)=2x+5. La fonction f est donc une fonction affine de coefficient directeur –2 et dont l’ordonnée à l’origine vaut +5.

Comme l’ordonnée à l’origine est la valeur de l’ordonnée du point d’intersection entre la représentation graphique de la fonction affine et l’axe des ordonnées, on en déduit graphiquement que D2 est la représentation graphique de la fonction f, et donc que D1 est la représentation graphique de la fonction g.

remarque 

On peut aussi remplir un tableau de valeurs pour la fonction f par exemple (les valeurs choisies pour x sont arbitraires).

Tableau de 2 lignes, 3 colonnes ;Corps du tableau de 2 lignes ;Ligne 1 : x; 1; 3; Ligne 2 : f(x)=–2x+5; f(1)=3; f(3)=−1;

On obtient deux points de coordonnées (1 ; 3) et (3 ; –1). Il n’y a plus qu’à repérer sur quelle droite sont situés ces deux points pour répondre à la question.

b) Le nombre dont l’image est la même par la fonction f et la fonction g (c’est-à-dire lorsque f(x)=g(x)) est l’abscisse du point d’intersection des droites D1 et D2.

Graphiquement, on trouve environ 1,8.

4. Pour calculer la valeur du nombre de départ (que nous noterons x) pour lequel les programmes A et B donnent le même résultat, il faut résoudre l’équation f(x)=g(x).

- 2x + 5 = 3x - 4

- 5x + 5 = - 4

- 5x = - 9

x=95=1,8

Si le nombre de départ vaut 1,8, alors les programmes A et B donnent le même résultat.

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