S'entraîner
Utiliser la géométrie plane pour démontrer
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Polynésie française • Septembre 2019
Un bac à sable
Exercice 5
On construit un bac à sable pour enfants.
Ce bac a la forme d'un prisme droit de hauteur 15 cm. La base de ce prisme droit est représentée par le polygone ABCDE ci-dessous :
Attention la figure n'est pas construite à la taille réelle.
▶ 1. Calculer CD. Arrondir au centimètre près.
▶ 2. Justifier que le quadrilatère ABPE est un carré.
▶ 3. En déduire le périmètre du polygone ABCDE. Arrondir au centimètre près.
▶ 4. On a construit le tour du bac à sable avec des planches en bois de longueur 2,40 m et de hauteur 15 cm chacune.
De combien de planches a-t-on besoin ?
▶ 5. Calculer, en m², l'aire du polygone ABCDE.
▶ 6. A-t-on eu besoin de plus de 300 L de sable pour remplir complètement le bac ?
Rappel : Volume d'un prisme droit = aire de la base × hauteur.
Les clés du sujet
L'intérêt du sujet
Voici une stratégie possible en six points pour calculer le volume d'un bac à sable.
Nos coups de pouce, question par question
▶ 1. On applique le théorème de Pythagore au triangle CPD qui est rectangle en P :
CD² = PD² + PC² = 1,3² + 1,3² = 3,38.
D'où, au cm près :
.
▶ 2. Le quadrilatère ABPE possède 4 angles droits (voir codage sur la figure). C'est donc un rectangle. De plus :
EP = ED + DP = 0,4 + 1,3 = 1,7 m
BP = BC + CP = 0,4 + 1,3 = 1,7 m.
Donc EP = BP = 1,7 m.
Le quadrilatère ABPE possède 4 angles droits et 2 côtés consécutifs de même mesure. ABPE est donc un carré.
▶ 3. Notons P le périmètre du polygone ABCDE.
D'après la question précédente, AB = EP = 1,7 m, d'où :
P = AB + BC + CD + DE + EA
P = 1,7 + 0,4 + 1,84 + 0,4 + 1,7.
Une valeur arrondie de P au centimètre près est :
.
▶ 4. La hauteur du bac à sable est de 15 cm, ainsi que la hauteur des planches utilisées. En hauteur, une planche suffit donc.
De plus, une planche possède une longueur de 2,4 m.
Notons n le nombre de planches nécessaires.
Nous avons n = = 2,51…
Mais le nombre de planches est un nombre entier.
On a donc besoin de 3 planches pour réaliser le bac à sable.
▶ 5. L'aire du polygone ABCDE est la différence entre l'aire du carré ABPE et l'aire du triangle rectangle isocèle CPD.
= AB × AB – = 1,7 × 1,7 –
.
▶ 6. Le volume 𝒱 du bac à sable est égal à :
𝒱 = × 0,15 = 2,045 × 0,15 = 0,306 m3
.
Il faut donc un peu plus de 300 litres pour remplir le bac à sable.
rappel
1 m3 = 1 000 dm3 = 1 000 litres.