SPRINT FINAL
France métropolitaine • Septembre 2020
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mat3_2009_07_00C
France métropolitaine • Septembre 2020
Sujet du brevet de France métropolitaine 2020
Exercice 1 • Un QCM très varié 20 points
Cet exercice est un questionnaire à choix multiples (QCM). Pour chaque question, une seule des trois réponses proposées est exacte. Sur la copie, indiquer le numéro de la question et recopier, sans justifier, la réponse choisie.
Exercice 2 • Que de consignes ! 20 points
On considère le programme de calcul suivant :
▶ 1. Montrer que si le nombre choisi au départ est 2, alors le résultat obtenu est 5.
▶ 2. Quel est le résultat obtenu avec ce programme si le nombre choisi au départ est −10 ?
▶ 3. Un élève s'aperçoit qu'en calculant le double de 2 et en ajoutant 1, il obtient 5, le même résultat que celui qu'il a obtenu à la question 1. Il pense alors que le programme de calcul revient à calculer le double du nombre de départ et à ajouter 1.
A-t-il raison ?
▶ 4. Si x désigne le nombre choisi au départ, montrer que le résultat du programme de calcul est x2 + 1.
▶ 5. Quel(s) nombre(s) doit-on choisir au départ du programme de calcul pour obtenir 17 comme résultat ?
Exercice 3 • La balançoire 23 points
Une entreprise fabrique des portiques pour installer des balançoires sur des aires de jeux.
Document 1Croquis d'un portique
Document 2Coût du matériel
Poutres en bois de diamètre 100 mm
Longueur 4 m : 12,99 € l'unité ;
Longueur 3,5 m : 11,75 € l'unité ;
Longueur 3 m : 10,25 € l'unité.
Barres de maintien latérales en bois
Longueur 3 m : 6,99 € l'unité ;
Longueur 2 m : 4,75 € l'unité ;
Longueur 1,5 m : 3,89 € l'unité.
Ensemble des fixations nécessaires pour un portique : 80 €.
Ensemble de deux balançoires pour un portique : 50 €.
▶ 1. Déterminer la hauteur AH du portique, arrondie au cm près.
▶ 2. Les barres de maintien doivent être fixées à 165 cm du sommet (AN = 165 cm).
Montrer que la longueur MN de chaque barre de maintien est d'environ 140 cm.
▶ 3. Montrer que le coût minimal d'un tel portique équipé de balançoires s'élève à 196,98 €.
▶ 4. L'entreprise veut vendre ce portique équipé 20 % plus cher que son coût minimal.
Déterminer ce prix de vente arrondi au centime près.
▶ 5. Pour des raisons de sécurité, l'angle doit être compris entre 45° et 55°. Ce portique respecte-t-il cette condition ?
Exercice 4 • Occupations pendant les vacances scolaires 23 points
Une association propose diverses activités pour occuper les enfants pendant les vacances scolaires.
Plusieurs tarifs sont proposés :
Tarif A : 8 € par demi-journée.
Tarif B : une adhésion de 30 € donnant droit à un tarif préférentiel de 5 € par demi-journée.
Un fichier sur tableur a été préparé pour calculer le coût à payer en fonction du nombre de demi-journées d'activités pour chacun des tarifs proposés :
Les questions 1, 2, 4 et 5 ne nécessitent pas de justification.
▶ 1. Compléter le tableau ci-dessus.
▶ 2. Retrouver parmi les réponses suivantes la formule qui a été saisie dans la cellule B3 avant de l'étirer vers la droite :
▶ 3. On considère les fonctions f et g qui donnent les tarifs à payer en fonction du nombre x de demi-journées d'activités.
Tarif A : f(x) = 8x.
Tarif B : g(x) = 30 + 5x.
Parmi ces fonctions, quelle est celle qui traduit une situation de proportionnalité ?
▶ 4. Sur le graphique ci-dessous, on a représenté la fonction g.
Représenter sur ce même graphique la fonction f.
▶ 5. Déterminer le nombre de demi-journées d'activités pour lequel le tarif A est égal au tarif B.
▶ 6. Avec un budget de 100 €, déterminer le nombre maximal de demi-journées auxquelles on peut participer. Décrire la méthode choisie.
Exercice 5 • L'Éolienne 14 points
On cherche à dessiner une éolienne avec le logiciel Scratch ; elle est formée de 3 pales qui tournent autour d'un axe central.
ph © pabloprat/stock.adobe.com
Éolienne modélisée avec Scratch
▶ 1. La figure ci-dessous représente une pale de l'éolienne.
DEC est un triangle isocèle en D.
B est le milieu de [EC].
[AB] est perpendiculaire à [EC].
= 85°.
a) Montrer que l'angle est égal à 10°.
b) Le script « pale » ci-dessous permet de tracer une pale de l'éolienne avec le logiciel Scratch.
Pourquoi la valeur indiquée dans le bloc de la ligne no 6 est-elle 95 ?
c) Dans ce même script « pale », par quelle valeur doit-on compléter le bloc situé à la ligne no 8 ? Recopier cette valeur sur votre copie.
▶ 2. Le script « eolienne » ci-dessous permet de tracer l'éolienne avec le logiciel Scratch.
Par quelle valeur doit-on compléter la boucle « répéter » ?
Recopier cette valeur sur votre copie.
Les clés du sujet
Exercice 1
L'intérêt du sujet
Ce sujet aborde des notions très importantes sans calculs compliqués. Seuls la connaissance du cours et le raisonnement permettent de répondre aux différentes questions posées.
Nos coups de pouce, question par question
Exercice 2
L'intérêt du sujet
Les programmes de calculs facilitent l'apprentissage du calcul mental. Ils servent à développer la mémoire et l'attention, ce qui est capital.
Nos coups de pouce, question par question
Exercice 3
L'intérêt du sujet
Une balançoire pour les sportifs et à prix imbattable ! La balançoire peut être utilisée à tout âge.
Nos coups de pouce, question par question
Exercice 4
L'intérêt du sujet
Comment réaliser des économies grâce aux mathématiques ?
Nos coups de pouce, question par question
Exercice 5
L'intérêt du sujet
Le développement des énergies renouvelables est un enjeu crucial de nos sociétés ; à travers cet exercice, tu vas t'intéresser aux éoliennes.
Nos coups de pouce, question par question
Exercice 1
▶ 1. Réponse A.
La médiane est la valeur qui partage la série statistique, rangée par ordre croissant ou décroissant, en deux parties de même effectif.
Écrivons la série rangée par ordre croissant.
On a : 2 – 6 – 10 – 12 – 14 – 22 – 25.
Cette série rangée présente 3 termes avant 12 et 3 termes après 12.
Conclusion : 12 est la médiane de la série statistique.
▶ 2. Réponse B.
Quand les résultats d'une expérience ont tous la même probabilité de réalisation, alors :
p(E) = = .
Dans le sac il existe 60 billes jaunes et au total 200 billes.
Soit E l'événement « la bille tirée est jaune ».
Alors p(E) = ou encore .
▶ 3. Réponse C.
Pour décomposer un nombre en produit de facteurs premiers, on recherche les nombres premiers qui divisent ce nombre.
2 020 est divisible par 2, car = 1 010.
1 010 est divisible par 2, car = 505.
505 est divisible par 5, car = 101.
101 est un nombre premier.
On a donc .
▶ 4. Réponse C.
La formule qui permet de calculer le volume d'une boule est .
remarque
C'est la seule proposition correspondant à un volume.
▶ 5. Réponse A.
L'homothétie donnée est une transformation qui agrandit les longueurs, son rapport étant supérieur à 1 ou inférieur à – 1.
info +
Si le rapport d'une homothétie est négatif, alors les points considérés et leurs images sont de part et d'autre du centre de l'homothétie.
Exercice 2
▶ 1. Si le nombre choisi au départ est 2, alors on lui ajoute 7 et on trouve 9.
On soustrait 7 au nombre de départ et on obtient (2 – 7) soit – 5.
On multiplie les deux résultats précédents et on obtient (– 5) × 9 c'est-à-dire – 45.
Enfin on ajoute 50 et on obtient (– 45 + 50) soit .
▶ 2. Le nombre choisi au départ est – 10, alors on lui ajoute 7 et on trouve – 3.
On soustrait 7 au nombre de départ et on obtient (– 10 – 7) soit – 17.
On multiplie les deux résultats précédents et on obtient 51.
Enfin on ajoute 50 à 51 et on trouve .
▶ 3. Pour résumer, si on choisit 2, le programme donne 5.
Si on choisit 2, la technique de l'élève donne 5.
Si on choisit – 10, le programme donne 101.
Si on choisit – 10, la technique de l'élève donne – 19.
L'élève a donc tort.
▶ 4. Si le nombre choisi au départ est x, alors on lui ajoute 7 et on trouve x + 7.
On soustrait 7 au nombre de départ et on obtient x – 7.
On multiplie entre eux les deux résultats précédents et on obtient (x + 7) × (x – 7) c'est-à-dire x2 – 49.
Enfin on ajoute 50 et on obtient x2 + 1.
Conclusion : le résultat du programme de calcul est .
▶ 5. Pour obtenir 17 comme résultat, il faut que x2 + 1 = 17, soit x2 – 16 = 0.
Utilisons l'identité remarquable a2 – b2 = (a + b) × (a – b).
Nous savons que x2 – 16 = x2 – 42 = (x + 4) × (x – 4) = 0.
Puisque nous avons un produit de facteurs nul, alors l'un des facteurs au moins est nul :
x + 4 = 0 soit x = – 4 ou x – 4 = 0 soit x = 4.
L'équation admet deux solutions 4 et – 4.
Exercice 3
▶ 1. Appliquons le théorème de Pythagore au triangle AHC rectangle en H.
AC2 = AH2 + CH2 ou encore AH2 = AC2 – CH2.
Alors AH2 = 3422 – 1452 = 95 939.
AH = ou encore (valeur approchée au cm près).
▶ 2. Les points A, N, C sont alignés dans le même ordre que les points A, M, B et les droites (MN) et (BC) sont parallèles. Nous pouvons appliquer le théorème de Thalès et écrire = .
Alors = et le produit en croix permet d'écrire
MN = .
Conclusion : (valeur approchée au cm près).
▶ 3. On sélectionne les différents matériaux utilisés et on indique les prix correspondants :
la poutre principale de longueur 4 m et coûtant 12,99 € ;
4 poutres de 3,5 m de longueur et coûtant 11,75 € l'unité soit un coût total de 47 € ;
1 barre de maintien de longueur 3 m et coûtant 6,99 €. On la coupe pour obtenir deux morceaux de même longueur 1,4 m ;
ensemble de fixations pour 1 portique à 80 € ;
ensemble de deux balançoires à 50 €.
attention !
Réfléchis bien à la notion de coût minimum !
Coût total C = 12,99 + 47 + 6,99 + 80 + 50,
soit .
▶ 4. Calculons le prix de vente T du portique.
T = 196,98 + × 196,98 ou encore au centime d'euro près.
▶ 5. Dans le triangle HAC rectangle en H, = ou encore = ≈ 0,424. La calculatrice donne = 25,09° (valeur au centième de degré près).
De plus, le triangle BAC est isocèle en A.
Donc (AH) est la bissectrice de l'angle et
= 2 × 25,09° = 50,18°.
La mesure de cet angle est bien comprise entre 45° et 55°.
Conclusion : le portique respecte la condition de sécurité.
Exercice 4
▶ 1. Tableau complété.
▶ 2. Réponse D.
La formule qui a été saisie dans la cellule B3 est .
▶ 3. La fonction qui traduit une situation de proportionnalité est la fonction f. En effet cette fonction est linéaire et sa représentation graphique passe par l'origine du repère et par le point (12 ; 96).
▶ 4. Schéma complété.
▶ 5. Les droites Cf et Cg se coupent en P(10 ; 80).
Conclusion : pour 10 demi-journées d'activités, les prix à payer sont les mêmes.
remarque
On peut aussi résoudre ces deux dernières questions par le calcul.
▶ 6. La droite d'équation y = 100 coupe la droite Cg au point R d'abscisse 14, tandis que cette même droite y = 100 coupe la droite Cf au point S d'abscisse un peu supérieure à 12.
Avec 100 euros, il est possible de participer à 14 demi-journées d'activités au plus.
Exercice 5
▶ 1. a) La somme des angles d'un triangle vaut toujours 180°.
Donc : .
b) Le stylo doit tourner d'un angle de 180 – 85 = 95°.
c) La valeur à recopier à la ligne 8 est 180 – 10 = 170°.
▶ 2. La valeur à écrire dans la boucle « répéter » est 3, car il y a 3 pales identiques à construire.