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Sujet du brevet des Centres étrangers 2019

Centres étrangers • Juin 2019

Sujet complet • 100 points

Sujet du brevet des Centres étrangers 2019

Exercice 1 • QCM très varié (15 points)

Cet exercice est un questionnaire à choix multiples (QCM). Pour chaque question, une seule des trois réponses proposées est exacte. Une bonne réponse rapporte 3 points ; aucun point ne sera enlevé en cas de mauvaise réponse.

Questions

Réponse A

Réponse B

Réponse C

1. Quelle est la décomposition en produit de facteurs premiers de 28 ?

4 × 7

2 × 14

22 × 7

2. Un pantalon coûte 58 €. Quel est son prix en € après une réduction de 20 % ?

38

46,40

57,80

3. Quelle est la longueur en m du côté [AC], arrondie au dixième près ?

mat3_1906_06_00C_01

6,5

6,7

24,1

4. Quelle est la médiane de la série statistique suivante ?

2 ; 5 ; 3 ; 12 ; 8 ; 6.

5,5

6

10

5. Quel est le rapport de l'homothétie qui transforme le carré A en carré B ?

mat3_1906_06_00C_02

−0,5

0,5

2

exercice 2 • programme de calcul et tableur (14 points)

On considère le programme de calcul :

Choisir un nombre.

Prendre le carré de ce nombre.

Ajouter le triple du nombre de départ.

Ajouter 2.

1. Montrer que si on choisit 1 comme nombre de départ, le programme donne 6 comme résultat.

2. Quel résultat obtient-on si on choisit – 5 comme nombre de départ ?

3. On appelle x le nombre de départ, exprimer le résultat du programme en fonction de x.

4. Montrer que ce résultat peut aussi s'écrire sous la forme (x + 2)(x + 1) pour toutes les valeurs de x.

5. La feuille du tableur suivante regroupe des résultats du programme de calcul précédent.

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

1

x

– 4

– 3

– 2

– 1

0

1

2

3

4

2

(x + 2)(x + 1)

6

2

0

0

2

6

12

20

30

a) Quelle formule a été écrite dans la cellule B2 avant de l'étendre jusqu'à la cellule J2 ?

b) Trouver les valeurs de x pour lesquelles le programme donne 0 comme résultat.

Exercice 3 • Scratch et géométrie (16 points)

Partie A

Dans cette partie, toutes les longueurs sont exprimées en centimètres.

On considère les deux figures ci-dessous, un triangle équilatéral et un rectangle, où x représente un nombre positif quelconque.

mat3_1906_06_00C_03

1. Construire le triangle équilatéral pour x = 2.

2. a) Démontrer que le périmètre du rectangle en fonction de x peut s'écrire 12x + 3.

b) Pour quelle valeur de x le périmètre du rectangle est-il égal à 18 cm ?

3. Est-il vrai que les deux figures ont le même périmètre pour toutes les valeurs de x ?

Justifier.

Partie B

On a créé les scripts (ci-après) sur Scratch qui, après avoir demandé la valeur de x à l'utilisateur, construisent les deux figures de la partie A.

mat3_1906_06_00C04

Dans ces deux scripts, les lettres A, B, C et D remplacent des nombres.

Donner des valeurs à A, B, C et D pour que ces deux scripts permettent de construire les figures de la partie A et préciser alors la figure associée à chacun des scripts.

Exercice 4 • Des chaussures en vitrine (13 points)

Dans la vitrine d'un magasin A sont présentés au total 45 modèles de chaussures. Certaines sont conçues pour la ville, d'autres pour le sport et sont de trois couleurs différentes : noire, blanche ou marron.

1. Compléter le tableau suivant.

Modèle

Pour la ville

Pour le sport

Total

Noir

5

20

Blanc

7

Marron

3

Total

27

45

2. On choisit un modèle de chaussures au hasard dans cette vitrine.

a) Quelle est la probabilité de choisir un modèle de couleur noire ?

b) Quelle est la probabilité de choisir un modèle pour le sport ?

c) Quelle est la probabilité de choisir un modèle pour la ville de couleur marron ?

3. Dans la vitrine d'un magasin B, on trouve 54 modèles de chaussures dont 30 de couleur noire. On choisit au hasard un modèle de chaussures dans la vitrine du magasin A puis dans celle du magasin B.

Dans laquelle des deux vitrines a-t-on le plus de chance d'obtenir un modèle de couleur noire ? Justifier.

Exercice 5 • Les étagères (14 points)

Dans l'exercice suivant, les figures ne sont pas à l'échelle.

mat3_1906_06_00C_05

Un décorateur a dessiné une vue de côté d'un meuble de rangement composé d'une structure métallique et de plateaux en bois d'épaisseur 2 cm, illustré par la figure 1.

Les étages de la structure métallique de ce meuble de rangement sont tous identiques et la figure 2 représente l'un d'entre eux.

On donne :

OC = 48 cm ; OD = 64 cm ; OB = 27 cm ; OA = 36 cm et CD = 80 cm ;

les droites (AC) et (CD) sont perpendiculaires.

1. Démontrer que les droites (AB) et (CD) sont parallèles.

2. Montrer par le calcul que AB = 45 cm.

3. Calculer la hauteur totale du meuble de rangement.

Exercice 6 • La randonnée (14 points)

Une famille a effectué une randonnée en montagne. Le graphique ci‑après donne la distance parcourue en km en fonction du temps en heures.

mat3_1906_06_00C_06

1. Ce graphique traduit-il une situation de proportionnalité ? Justifier la réponse.

2. On utilisera le graphique pour répondre aux questions suivantes. Aucune justification n'est demandée.

a) Quelle est la durée totale de cette randonnée ?

b) Quelle distance cette famille a-t-elle parcourue au total ?

c) Quelle est la distance parcourue au bout de 6 h de marche ?

d) Au bout de combien de temps ont-ils parcouru les 8 premiers km ?

e) Que s'est-il passé entre la 4e et la 5e heure de randonnée ?

3. Un randonneur expérimenté marche à une vitesse moyenne de 4 km/h sur toute la randonnée.

Cette famille est-elle expérimentée ? Justifier la réponse.

Exercice 7 • Une piscine cylindrique (14 points)

Une famille désire acheter, pour les enfants, une piscine cylindrique hors-sol équipée d'une pompe électrique. Elle compte l'utiliser cet été du mois de juin au mois de septembre inclus. Elle dispose d'un budget de 200 €. À l'aide des documents suivants, dire si le budget de cette famille est suffisant pour l'achat de cette piscine et les frais de fonctionnement.

Laisser toute trace de recherche, même si elle n'est pas aboutie.

document 1 Caractéristiques techniques

mat3_1906_06_00C_07

Hauteur de l'eau : 65 cm.

Consommation électrique moyenne de la pompe : 3,42 kWh par jour.

Prix (piscine + pompe) : 80 €.

document 2 Prix du kWh

Prix d'un kWh : 0,15 €.

Le kWh (kilowattheure) est l'unité de mesure de l'énergie électrique.

document 3 Prix du m3 d'eau

Prix d'un m3 d'eau : 2,03 €.

document 4 Volume d'un cylindre

Le volume d'un cylindre est donné par la formule suivante :

V = π × r2 × h

r est le rayon du cylindre et h sa hauteur.

Les clés du sujet

Exercice 1

Points du programme

Décomposition d'un nombre en un produit de facteurs premiers • Pourcentage • Trigonométrie • Médiane (statistiques) • Homothétie

Nos coups de pouce

1. Recherche les plus petits nombres premiers diviseurs de 28.

2. Calcule le montant de la réduction.

3. Calcule tanABC^.

4. Applique la définition de la médiane d'une série statistique (voir le « Mémo du brevet »).

5. Revois la définition et les propriétés de l'homothétie.

Exercice 2

Points du programme

Calculs numériques • Développements • Tableur • Résolution d'une équation produit

Nos coups de pouce

1., 2. et 3. Effectue les différents calculs en respectant bien l'ordre dans lequel ils sont demandés.

4. Développe l'expression (x + 2)(x + 1).

5. b) Résous l'équation (x + 2)(x + 1) = 0.

Exercice 3

Les points du programme

• Périmètres de figures usuelles • Calcul littéral et équations • Algorithmique

Nos coups de pouce

2. a) Pense à résoudre une équation.

Exercice 4

Points du programme

Probabilités

Nos coups de pouce

Si E est un événement et si les résultats d'une expérience ont tous la même probabilité, alors :

p(E)=nombre de résultats favorablesnombre de résultats possibles.

Exercice 5

Points du programme

Théorème de Thalès et sa réciproque • Théorème de Pythagore

Nos coups de pouce

1. Compare, par exemple, OAOD et OBOC. Conclus.

2. Applique le théorème de Thalès.

3. Utilise le théorème de Pythagore.

Exercice 6

Points du programme

Situation de proportionnalité • Lectures graphiques • Vitesse moyenne

Nos coups de pouce

1. Une situation de proportionnalité est graphiquement représentée par une droite passant par l'origine du repère.

2. Sur le graphique :

a) Lis l'abscisse du point A.

b) Lis l'ordonnée du point A.

c) Lis l'ordonnée du point B d'abscisse 6.

d) Lis l'abscisse du point C d'ordonnée 8.

e) Quelle distance a été parcourue entre la 4e et la 5e heure ?

3. Utilise la relation v =dtd désigne la distance parcourue, t le temps mis pour la parcourir et v la vitesse moyenne réalisée.

Exercice 7

Points du programme

Calculs sur des grandeurs mesurables

Nos coups de pouce

Pour pouvoir effectuer l'achat de la piscine, il faut tenir compte de 3 dépenses :

le prix de la piscine et de la pompe ;

le prix de l'électricité ;

le prix de l'eau.

Calcule ces 3 prix puis le coût total. Compare ce coût au budget. Conclus.

Corrigé

Exercice 1

1. La bonne réponse est la réponse C.

En effet, nous avons 28 = 2 × 2 × 7 ou encore 28=22×7.

2. La bonne réponse est la réponse B.

En effet le montant de la réduction est 20100×58 soit 11,6 euros.

Après réduction le pantalon coûte donc (58 – 11,6) soit 46,4 euros.

rappel

tanABC^=côté opposécôté adjacent.

3. La bonne réponse est la réponse B.

Dans le triangle ABC rectangle en A, nous avons tanABC^=ACAB ou encore AC=ABtanABC^.

Alors AC = 25 tan(15°) soit AC = 6,7 m valeur arrondie au dixième près.

4. La bonne réponse est la réponse A.

La médiane M d'une série statistique est la valeur qui partage la série statistique rangée par ordre croissant (ou décroissant) en deux parties de même effectif.

Série statistique rangée en ordre croissant : 2 - 3 - 5 - 6 - 8 - 12.

Avant et après 5,5 il existe 3 termes. Donc M = 5,5.

mat3_1906_06_00C_08

5. La bonne réponse est la réponse A.

En effet :

les points P, O et P sont alignés ;

OP = 0,5 × OP ;

le point O est situé sur le segment [PP].

Le carré A est transformé en le carré B par une homothétie de rapport – 0,5.

Exercice 2

1. On choisit 1 comme nombre de départ.

On élève au carré. On obtient 1.

On ajoute le triple du nombre de départ, c'est-à-dire 3, et on obtient 4.

On ajoute 2 et on obtient 6.

2. On choisit – 5 comme nombre de départ.

On élève au carré. On obtient 25.

On ajoute le triple du nombre de départ, c'est-à-dire – 15, et on obtient 10.

On ajoute 2 et on obtient 12.

3. On choisit x comme nombre de départ.

On élève au carré. On obtient x2.

On ajoute le triple du nombre de départ, c'est-à-dire 3x, et on obtient x2 + 3x.

On ajoute 2 et on obtient x2+3x+2.

4. Posons E = (x + 2)(x + 1).

Alors E=x2+2x+x+2 soit E=x2+3x+2.

Donc le résultat de la question 3. peut encore s'écrire (x + 2)(x + 1).

5. a) La formule écrite dans B2 est =(B1+2)*(B1+1).

rappel

On peut vérifier les résultats obtenus aux deux premières questions en remplaçant x par 1 puis par - 5 dans l'expression (x + 2)(x + 1).

b) Résolvons l'équation E = 0 c'est-à-dire (x+2)(x+1)=0.

Puisque nous avons un produit de facteurs nul, alors l'un au moins des facteurs est nul.

x + 2 = 0 soit x = - 2 ou x + 1 = 0 soit x = - 1.

Conclusion : si on choisit 2 ou 1 comme nombre de départ, alors on trouve 0 comme résultat.

Exercice 3

Partie A

1. Le triangle est équilatéral. Si x vaut 2 alors le côté mesure : 4 × 2 + 1 = 9 cm.

mat3_1906_06_00C_09

2. a) On a :

mat3_1906_06_00C_8_Eqn_10089b

b) On résout l'équation :

12x + 3 = 18

12x = 18 – 3

12x = 15

x=1512=54=1,25 cm

3. Ptriangle = 3(4x + 1) = 12x + 3

Prectangle = 12x + 3

à noter

Pour prouver une égalité entre deux expressions littérales, prendre des valeurs particulières ne suffit pas !

Les deux formules sont identiques donc l'égalité des périmètres est vraie pour toute valeur de x.

Partie B

Le script 1 permet de tracer le rectangle.

Le script 2 permet de tracer le triangle équilatéral.

A doit valoir 2 puisque le tracé d'une longueur et d'une largeur doit être fait 2 fois pour obtenir un rectangle.

B doit valoir 90 car un rectangle a quatre angles droits.

C doit valoir 3 puisqu'un triangle a 3 côtés.

D doit valoir 120° car un triangle équilatéral a ses angles égaux à 60°.

mat3_1906_06_00C_10

Exercice 4

1. Tableau complété.

Modèle

Pour la ville

Pour le sport

Total

Noir

15

5

20

Blanc

7

10

17

Marron

5

3

8

Total

27

18

45

2. a) Soit E1 l'événement « choisir un modèle de couleur noire ».

Parmi les 45 modèles, il en existe 20 de couleur noire.

p(E1)=2045 ou encore p(E1)=49.

b) Soit E2 l'événement « choisir un modèle pour le sport ».

Parmi les 45 modèles, il en existe 18 pour le sport.

p(E2)=1845 ou encore p(E2)=25.

c) Soit E3 l'événement « choisir un modèle pour la ville de couleur marron ».

Parmi les 45 modèles, il en existe 5 pour la ville de couleur marron.

p(E3)=545 ou encore p(E3)=19.

3. Soit A l'événement « le modèle choisi dans la vitrine A est noir ».

D'après la question 2. a), p(A)=49.

Soit B l'événement « le modèle choisi dans la vitrine B est noir ».

p(B)=3054=59. On a p(B)>p(A).

Conclusion : on a plus de chance d'obtenir un modèle de couleur noire dans la vitrine B.

Exercice 5

1. Calculons :

OAOD=3664=916 et OBOC=2748=916. Donc OAOD=OBOC.

Les points O, A, D sont alignés dans le même ordre que les points O, B, C. De plus OAOD=OBOC. D'après la réciproque du théorème de Thalès les droites (AB) et (CD) sont parallèles.

2. Les points O, A, D sont alignés dans le même ordre que les points O, B, C et les droites (AB) et (CD) sont parallèles. Nous pouvons appliquer le théorème de Thalès et écrire

OAOD=OBOC=ABCD soit 3664=2748=AB80.

Un produit en croix permet d'écrire AB=27×8048=45.

AB=45 cm.

3. Calculons AC.

Les droites (AC) et (CD) sont perpendiculaires, donc le triangle ACD est rectangle en C. Appliquons le théorème de Pythagore : AC2 + DC2 = AD2 ou encore AC2 = AD2 – DC2.

Mais AD = OA + OD = 36 + 64 donc AD = 100 cm.

Alors AC2 = 1002802=3600 et AC=3 600=60 cm.

Notons H la hauteur totale du meuble de rangement.

attention !

Ne pas oublier de tenir compte de l'épaisseur des 5 étagères.

Cette étagère possède 5 plateaux en bois de 2 cm d'épaisseur et 4 éléments d'armature tels que [AC].

Nous avons H = 4 × 60 + 5 ×= 250 cm soit H=2,5 m.

Exercice 6

1. Le graphique ne traduit pas une situation de proportionnalité. En effet ce n'est pas une droite passant par l'origine du repère.

attention !

Le point A situé sur le graphique représente l'arrivée de la randonnée.

2. a) Le point A situé sur le graphique a pour abscisse 7.

La durée totale de la randonnée est de 7 heures.

b) Le point A situé sur le graphique a pour ordonnée 20.

La famille a parcouru 20 km.

c) Le point B situé sur le graphique et d'abscisse 6 a pour ordonnée 18.

La distance parcourue au bout de 6 h de marche est de 18 km.

d) Le point C situé sur le graphique et d'ordonnée 8 a pour abscisse 3.

Les 8 premiers kilomètres ont été parcourus en 3 heures.

e) Aucune distance n'a été parcourue entre la 4e et la 5e heure.

Cela peut correspondre à une pause.

3. Calculons la vitesse moyenne v de la famille au cours de la randonnée.

Cette famille a parcouru 20 km en 7 h.

Donc v=dt=207km/h. Nous remarquons que 2074.

Conclusion : la famille n'est pas expérimentée.

mat3_1906_06_00C_11

Exercice 7

Pour effectuer l'achat de la piscine, il faut tenir compte de 3 dépenses.

Le prix p1 de la piscine et de la pompe est p1 = 80 euros.

Calculons le prix p2 de l'électricité. La piscine sera utilisée durant 4 mois (juin, juillet, août et septembre) soit 122 jours.

La consommation électrique moyenne sera de 3,42 × 122 kWh.

Alors p2 = 3,42 × 122 × 0,15 soit p2 = 62,59 euros.

Calculons le prix p3 de l'eau.

Le volume d'eau V contenu dans la piscine cylindrique est donné par la formule :

attention !

Il faut prendre la hauteur d'eau dans la piscine et non la hauteur de la piscine.

V=π×r2×hr représente le rayon du cylindre et h la hauteur d'eau.

Nous avons r=2602=130cm=1,3m et h = 65 cm = 0,65 m.

V=π×1,32×0,65m2

Alors p3=(π×1,32×0,65)×2,03 soit p3 = 7,01 euros.

Le coût de la piscine pour la saison est p=p1+p2+p3=80+62,59+7,01=149,60.

Conclusion : Un budget de 200 euros est suffisant pour l'achat de cette piscine ainsi que les frais de fonctionnement.

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