Académies et années. Type de fonction Type de problème Résolution conjointe

Académies et années Type de fonction Type de problème Résolution conjointe Affine Linéaire Autre Tarifs Géom. Plane Espace équation Inéquat. Système Grenoble 00 x x Nancy 00 x x Orléans 00 x x Caen 00 x x x Paris 00 x x x Grenoble 0 x x x Lyon 0 x x x x x Nice 0 x x x x Exercice : Grenoble 00 tableau thématique Un artisan réalise des boites métalliques pour un confiseur. Chaque boite a la forme d un parallélépipède rectangle à base carrée ; elle n a pas de couvercle. L unité de longueur est le cm ; l unité d aire est le cm ; l unité de volume est le cm. PARTIE A Les côtés de la base mesurent 5 cm, la hauteur de la boite mesure 6 cm.. a) Préciser la nature des faces latérales de la boite et leurs dimensions. b) Montrer que l aire totale de la boite est 585 cm.. L artisan découpe le patron de cette boite dans une plaque de métal de 0, mm d épaisseur. La masse volumique de ce métal est 7 g/cm, ce qui signifie qu un centimètre cube de métal a une masse de 7 grammes. Calculer la masse de cette boite. PARTIE B. Calculer le volume de cette boite.. Le confiseur décide de recouvrir exactement le fond de la boite avec un coussin. Ce coussin est un parallélépipède rectangle. Le côté de sa base mesure donc 5 cm et on note x la mesure, en cm, de sa hauteur variable (x est un nombre positif inférieur à 6). a) Exprimer, en fonction de x, le volume du coussin. b) Exprimer, en fonction de x, le volume que peuvent occuper les bonbons dans la boite.. On considère la fonction affine : f : x 50 5 x. _ a) représenter graphiquement cette fonction affine pour x positif et inférieur à 6 (on prendra cm pour unité sur l axe des abscisses et cm pour 00 unités sur l axe des ordonnées). Dans la pratique, x est compris entre 0,5 et,5. b) Colorier la partie de la représentation graphique correspondant à cette double condition. c) Calculer f(0,5) et f(,5). d) On vient de représenter graphiquement le volume que peuvent occuper les bonbons dans la boite. Indiquer le volume minimal que peuvent, dans la pratique, occuper les bonbons.

PARTIE C A l occasion d une fête, le confiseur partage chacune de ses boites en trois compartiments, pour y mettre trois sortes de bonbons. Pour cela, il supprime le coussin et place deux séparations verticales comme le montre les figures ci dessous. Vue en perspective Vue de dessus C E B C 8 E B H H F D G A F D G 8 A Calculer la longueur EF.. Indiquer la forme et les dimensions des deux séparations verticales placées dans la boite.. Deux compartiments sont des prismes droits à base triangulaire. a) Montrer que le volume du prisme de base CEF est 4 cm. b) Calculer le volume du compartiment central. Corrigé : PARTIE A / a) Les faces latérales sont des rectangles de 5 cm sur 6 cm.. b) 5 _ 5 + 4 _ 5 _ 6 = 585 donc l aire de la boite est 585 cm / 585 _ 0,0 = 7,55 donc le volume de métal est 7,55 cm. 7,55 _ 7 =,85 donc la masse de la boite est,85 g. PARTIE B / 5 _ 5 _ 6 = 50 donc le volume de la boite est 50 cm. / a) 5 _ 5 _ x = 5 x donc le volume du coussin est 5 x cm. b) Les bonbons peuvent occuper 50 5 x cm dans la boite. / a) et b) Voir à la fin. c) f(0,5) = 50 5 _ 0,5 = 7,5 et f(,5) = 50 5 _,5 = 787,5. d) Le volume occupé par les bonbons est minimal quand le coussin est le plus épais, soit donc,5 cm, donc le volume minimal est 787,5 cm. PARTIE C / Le triangle EFC est rectangle en C donc EF = EC + CF = 9 + = 8 + 44 = 5 donc EF = 5 = 5. / Les séparations sont des rectangles de côtés 5cm et 6 cm. a) 9 6 = 4 donc le volume du prisme de base CEF est 4 cm. b) 50 4 _ = 70 donc le volume central est 70 cm.

50 00 0 4 5 6 Exercice PARTIE : Nancy 00 tableau thématique La partie supérieure d'un verre a la forme d'un cône de 6 cm de diamètre de base et de hauteur AS = 9cm. / Montrer que le volume du cône est 7π cm. / On verse un liquide dans ce verre (comme indiqué ci-contre), le liquide arrive à la hauteur du point H. a/ On suppose que HS = 4,5 cm. La surface du liquide est un disque. Calculer le rayon HC de ce disque (on justifiera les calculs). b/ Exprimer en fonction de π le volume correspondant du liquide en cm. A H B

c/ On pose maintenant HS = x (en centimètres). Montrer que le rayon HC de la surface du liquide est égal à : x. Montrer alors par le calcul que le volume, V, de liquide πx est donné par la formule : V = cm. 7 d/ En utilisant la formule précédente, calculer le volume de liquide lorsque : HS = cm puis lorsque HS = 6 cm. PARTIE On verse ensuite le liquide contenu dans ce cône dans un verre cylindrique de même section de 6 cm de diamètre et de même hauteur 9 cm (figure ci-contre). / Montrer que le volume total du cylindre est 8π cm Combien de cônes remplis à ras bord faudra-t-il ainsi vider pour remplir le cylindre? E / On désigne par y la hauteur en cm de liquide contenu dans le cylindre (y = GF sur le dessin). /a/ Montrer que le volume, en cm, du liquide contenu dans le cylindre est 9π y. G b/ Montrer que lorsqu'on verse, dans le cylindre, le πx volume V = cm du liquide contenu dans le 7 cône, la hauteur y obtenue est reliée à x par la relation F : x = 4y. c/ Recopier et remplir le tableau suivant où x et y sont reliés par la relation précédente (on donnera les valeurs décimales approchées de y, avec trois décimales exactes. x 0 4 5 6 7 y d/ Représenter graphiquement les huit points obtenus dans le tableau (on prendra cm comme unité sur l'axe des abscisses et 0 cm comme unité sur l'axe des ordonnées, l'origine du repère sera placée sur le bord inférieur gauche de la feuille). Corrigé : Partie ) On a : V = π? 9 = 7π cm. )a) La surface du liquide est un disque perpendiculaire à l'axe du cône, la droite (CH) en particulier est perpendiculaire à la droite (HS) et le triangle CHS est rectangle en H. Les droites (AB) et (HC) sont donc parallèles et on peut utiliser le théorème de Thalès dans le triangle SAB : SH HC = AB SH =, 5 cm. AB SA SA )b) V π (,5) = 4,5 =, 75π cm. )c) HC x x x Avec le même raisonnement qu'en )a) : = d'où HC = =. 9 9 V x x = π x = π cm. 7

Partie ) V = π? 9 = 8π cm. ) V = V : le volume du cylindre est trois fois celui du cône. Il faudra donc trois 0,5 cônes identiques au précédent pour remplir le cylindre. )a) Le volume demandé est celui d'un cylindre de hauteur y et de surface de base 9π cm_ : il est donc égal à 9π y cm 0,5. )b) Le volume V que l'on verse ainsi doit être celui d'un cylindre de hauteur y et de surface de base 9π cm_. x x On cherche donc y tel que : π = 9πy d'où : y =. 7 4 )c) x 0 4 5 6 7 y 0 0,004 0,0 0, 0,6 0,54 0,888,4 )d) Voir ci-dessous.,5,4,,, 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0, 0, 0, 0 Problème : partie, question )d). 0 4 5 6 7 8 Exercice : Orléans 00 tableau thématique Dans tout ce problème, les figures données ne sont pas à l'échelle. L'unité de longueur utilisée est le cm, l'unité d'aire est le cm_ et l'unité de volume le cm. On considère une pyramide régulière à base carrée ABCD et de sommet principal S. S On nomme O le centre du carré ABCD et M le milieu du segment [BC]. On rappelle que le triangle OSM est rectangle en O.

Partie A ) a ) En utilisant le triangle ABC démontrer que OM =. b ) Dessiner en dimensions réelles le triangle OSM. ) Placer sur le segment [OS] un point O' et sur le segment [SM] le point M' tel que (O'M') soit parallèle à (OM). a ) On pose O'S = x, x désignant un nombre positif inférieur ou égal à. Exprimer la longueur OO' en fonction de x. b ) Démontrer que O'M' = 0,5x Partie B S On coupe la pyramide SABCD précédente par un plan parallèle à la base et passant par le point O' du segment [OS]. On nomme A', B', C', D' les intersections respectives des segments [SA], [SB], [SC] et [SD] les intersections respectives avec le plan de coupe. A partir du carré A'B'C'D', on construit le parallélépipède A'B'C'D'HGFE tel que le carré EFGH soit dans le plan ABCD. On pose comme en partie A : O'S = x. ) Exprimer en fonction de x : a) La longueur A'B' (on admettra que A'B' = O'M'). b) L'aire du carré A'B'C'D'. c) Le volume V(x) du parallélépipède A'B'C'D'HGFE. (on montrera que V(x) = x 0,5 x ) ) Recopier et compléter le tableau suivant : x 4 7 0 V(x) ) On donne ci-dessous la représentation graphique de V dans un repère du plan. (V(x) est l'image de x et se lit en ordonnée comme indiqué sur le graphique) a) On peut lire sur le graphique deux valeurs de x pour lesquelles V(x) =. L'une figure dans le tableau de la question précédente, l'autre sera lue au dixième près sur le graphique. Quelles sont ces deux valeurs? b) Même question qu'au a) mais avec cette fois V(x) = 50. A A' D E D' H O' O B' F C' G B M C

Sur le graphique, on constate et on admettra qu'il existe une valeur de a de x pour laquelle le volume du parallélépipède est maximum. Donner, à l'aide d'une lecture graphique, une valeur approchée de ce volume maximum ainsi qu'une valeur approchée du nombre a. Corrigé : Partie A S ) a) O est le centre du carré donc O est le milieu de [AC]. Par hypothèse, M est le milieu de [BC]. Donc dans le triangle ABC, le segment joignant les milieux O et M mesure la moitié de [AB]. x Soit OM = 6: = cm b) voir triangle ci-contre (il est réduit pour gagner de la place). O' O M' M ) a) OO' = SO SO' = x b) O' est sur [SO] et M' est sur [SM] et les droites (O'M') et (OM) sont parallèles. D'après la propriété de Thalès, on peut écrire : SO' SO = SM' SM = O'M' OM donc x = O'M' d'où O'M' = x = 0,5 x Partie B ) a) O'M' = 0,5x donc A'B' = _ 0,5x = 0,5 x b) L'aire du carré est (0,5 x)_ = 0,5 x_ c) Le volume est égal au produit de l'aire de A'B'C'D' par la hauteur OO' du parallélépipède. Donc V(x) = 0,5 x ( x) = x_ 0,5 x ) Tableau x 4 7 0 V(x) 6,5 50 Lecture graphique a) Si V(x) = alors x = 4 ou x _ 0,9 cm b) Si V(x) = 50 alors x = 0 ou x _ 5,6 cm c) Une valeur approchée du volume maximum est 64 cm pour une valeur de x égale environ à 8 cm.

RKL est un triangle rectangle en R, avec RK = 6 cm et RL = 9 cm. M est un point quelconque du côté [RK]. On pose RM = x. ( x en centimètres ). P est le point du segment [RL] tel que RP = RM = x. On place alors le point N pour que RMNP soit un carré.. Dans cette question x =. On obtient la figure suivante ( on remarque que le point N se trouve à l'intérieur du triangle RKL ). K M B N A C R P L a) Calculer l'aire du triangle RKL. b) Calculer l'aire A du carré RMNP. Calculer l'aire B du triangle KMN. Calculer l'aire C du triangle NPL. Calculer A + B + C. vérifier que l'aire du quadrilatère est inférieure à l'aire du triangle RKL.. Dans cette question x = 5. a) Faire une figure précise. b) Où se trouve le point N par rapport au triangle RKL? c) On appelle maintenant A l'aire du carré RMNP, B l'aire du triangle KMN et C l'aire du triangle NPL. Calculer ces trois aires et vérifier que l'aire de RKNL est supérieure à celle du triangle RKL.. On prend maintenant x quelconque. a) Calculer l'aire A du carré RMNP en fonction de x. Calculer l'aire B du triangle KMN en fonction de x. Calculer l'aire C du triangle NPL en fonction de x. 5 b) Montrer que A + B + C = x c) On cherche s'il existe une valeur de x pour laquelle le point N se trouve sur le segment [KL]. Pour cela, résoudre l'équation obtenue en écrivant A + B + C = Aire du triangle RKL. 5 4. a)dans un repère orthogonal ( O; I, J ), représenter la fonction : xa x pour x compris entre 0 et 6. On prendra en abscisse 5 cm pour unités et en ordonnées cm pour unités. / 5 b) Résoudre graphiquement l'équation x = 7. Commenter. Corrigé : a/ RK RL 6 9 = = 7 donc l'aire du triangle RKL est 7 cm. b/ RM = cm donc A = 4 cm. 4 KM = 4 cm et MN = cm donc B = cm = cm

NP = cm et PL = 7 cm donc C = 7 cm = 7 cm A + B + C = cm et l aire de RKL est 7 cm Donc l aire du quadrilatère RKNL est bien inférieure à l'aire du triangle RKL. / Dans cette question x = 5. a/ Faire une figure précise. K b/ Le point N est à l extérieur du triangle RKL. c/ A = 5 _ 5 = 5 cm. M 5 B = cm = 5 cm. 5 4 C = cm = 0 cm. Donc l aire de RKNL est 7,5 cm. Donc elle est supérieure à celle de RKL. N / On prend maintenant x quelconque. a/ A = x cm. R ( 6 x ) x B = = x x cm. x ( 9 x) C = = 9 x x. b/ A + B + C = x + x x + 9 x x = 6 x + x + x x 5 x = x c/ A + B + C = 7 ; 5 x = 7 ; x = 7 _ 5 = 54 5 = 8 5 Donc le point N est sur le segment [KL] pour x = 8 5. 4/ a/voir page suivante b/graphiquement, on trouve x =,6.,6 = 8 donc notre lecture graphique est cohérente avec la question. c). 5 P L

45 0 7 0,6 6 Exercice : Paris 00 tableau thématique

Exercice : Grenoble 0 tableau thématique Frédéric et Gilles ont acheté deux parcelles de terrain voisines, dessinées ci-dessous. Sur cette figure, ABCD est un carré et CDE est un triangle rectangle. Dans ce problème, il est inutile de refaire la figure. L'unité de longueur est le mètre et l'unité d'aire est le mètre carré.

Partie A. Frédéric a payé 0 000 F la parcelle ABCD à raison de 00 F le mètre carré. a) Calculer l'aire de la parcelle de Frédéric. b) En déduire la longueur du côté [ AB ] de son terrain.. Gilles a acheté la parcelle CDE à 50 F le mètre carré, car cette parcelle est mieux exposée. a) Calculer l'aire de la parcelle de Gilles, sachant que DE = 50. b) En déduire le prix payé par Gilles pour l'achat de son terrain. Partie B Gilles achète à Frédéric un morceau de terrain CDM où M est un point du segment [ DA ]. Pour la suite, on prend AB = 40, DE = 50 et on pose DM = x avec 0 < x < 40.. a) Exprimer l'aire A CDM du triangle CDM en fonction de x. b) En déduire l'aire F ABCM du quadrilatère ABCM et l'aire G CME du triangle CME en fonction de x. c) Calculer la valeur de x pour laquelle les aires F et G sont égales.. On considère les fonctions f et g définies par f : x 0 x + 600 et g : x 0 x + 000, où x est un nombre positif inférieur à 40. Représenter graphiquement, dans un même repère orthogonal, les deux fonctions f et g ( on prendra, sur la feuille de papier millimétré, l'origine du repère à gauche et à environ 5 cm du bas ; on choisira cm pour unités en abscisses et cm pour 00 unités en ordonnées ).. Comment peut-on retrouver le résultat de la question. c ) en utilisant les représentations graphiques de la question? 4. En utilisant uniquement le graphique, répondre aux questions suivantes et faire apparaître les tracés ayant permis de répondre. a) Quelles sont les aires des terrains de Frédéric et de Gilles si le point M est le milieu du segment [ DA ]? b) Quelle est la valeur de x lorsque l'aire F ABCM du terrain de Frédéric est 500? Quelle est alors l'aire G CME du terrain de Gilles? A/ Corrigé : / a/ Aire de la parcelle : 0 000/00 = 600 m b/ Aire du carré = côté côté donc AB = 600 = 40 m / a/ Aire du triangle CDE = ( DE CD ) = 50 40 = 000 m

B/ / a/ A CDM = ( CD DM ) = 40 x = 0 x b/ E ABCM = aire du carré ABCD aire du triangle CDM = 600 0 x G CHE = aire du triangle CDE + aire du triangle CDM = 0 x + 000 c/ E ABCM = G CME 600 0 x = 0 x + 000 40 x = 600 x = 600 40 x = 5 / / La solution ( x = 5 ) de la question - c est l'abscisse du point d'intersection des droites représentant les deux fonctions f et g 4/ a/ Si M est le milieu de [ DA ] alors x = 0. Graphiquement, on peut lire : Aire du terrain de Frédéric = 600 m Aire du terrain de Gilles = 00 m b/ Si aire du terrain de Frédéric = 500 m on lit graphiquement : x = 5

Exercice : Lyon 0 (partie ) tableau thématique Une entreprise fabrique des coquetiers en bois qu'elle vend ensuite à des artistes - peintres. Elle leur propose, à deux tarifs, au choix : - Tarif n : 5 F le coquetier. - Tarif n : un forfait de 400 F et 5 F le coquetier. ) Calculer le prix de 0 coquetiers et celui de 50 coquetiers au tarif n puis au tarif n. ) On note x le nombre de coquetiers commandés. En fonction de x, les prix P au tarif n et P au tarif n de x coquetiers sont donc donnés par : P ( x ) = 5 x et P ( x ) = 5 x + 400 Construire, dans le même repère orthogonal donné sur la figure ci-dessous, les droites ( ) et ( ) qui représentent les deux fonctions P et P. ( on prendra comme unités : sur l'axe des abscisses : cm pour 0 coquetiers commandés, sur l'axe des ordonnées : cm pour 00 F ) 00 F 0 coquetiers ) Par simple lecture graphique, répondre aux trois questions suivantes : a) Quel est le plus grand nombre de coquetiers qu'un peintre peut acheter avec 00 F? b) Pour quel nombre de coquetiers, les prix P et P sont-ils les mêmes? c) A quelle condition, le tarif n est-il le plus avantageux?

/ 0 coquetiers valent : 0 5 = 750 F 50 coquetiers valent : 50 5 = 50 F Au tarif n 0 coquetiers valent : 400 + 0 5 = 850 F 50 coquetiers valent : 400 + 50 5 = 50 F

b/ On lit graphiquement : 40 c/ si x > 40 Exercice : Nice 0 tableau thématique On rappelle que l'aire d'un triangle quelconque est obtenue à l'aide de la formule de calcul suivante : Aire = ( longueur d'un côté longueur de la hauteur correspondante. ) I. Soit LAC un triangle rectangle en A. On donne : LA = 9 cm ; AC = cm. [ AH ] est la hauteur issue de A.. a. Calculer l'aire du triangle LAC. b. Montrer que : LC = 5 cm. c. En exprimant différemment le calcul de l'aire du triangle LAC, montrer que : AH = 7, cm. II. On place un point M sur le côté [ LC ] du triangle LAC et on note x la distance LM, exprimée en cm ( 0 < x < 5 ).. Exprimer en fonction de x la longueur MC.. Le segment [ AH ] peut être considéré comme hauteur à la fois du triangle MAC et du triangle LAM. a. Montrer que l'aire du triangle LAM, exprimée en cm, est, 6 x. b. Montrer que l'aire du triangle MAC, exprimée en cm, est 54, 6 x. c. Pour quelle valeur de x les deux triangles LAM et MAC ont-ils la même aire? Quelle est alors cette aire?

Sur l'axe des abscisses, l'unité est le centimètre, sur l'axe des ordonnées, cm représente 0 unités.. Tracer la représentation graphique des fonctions f et g définies par : f( x ) =, 6 x et g( x ) = 54, 6 x.. Déterminer graphiquement la valeur de x pour laquelle l'aire du triangle MAC est égale à 6 cm en faisant apparaître sur le graphique les constructions utiles.. Soit K le point d'intersection des deux droites obtenues. a. Déterminer graphiquement les coordonnées du point K. b. En utilisant les résultats obtenus à la question II -c : corrigé : - Que représente l'abscisse du point K? - Que représente l'ordonnée du point K? I/ / a Aire du triangle LAC = ( LA AC ) = ( 9 ) = 54 cm b/ Le triangle LAC est rectangle en A. Donc d'après la propriété de Pythagore on a : LC = LA + AC LC = 9 + = 8 + 44 = 5 d'où LC = 5 LC = 5 cm c/ Aire du triangle LAC = ( LC AH ) donc 54 = 5 AH d'où AH = 08 5 = 6 = 7, cm 5 II/ / On a LC = LM + MC d'où MC = 5 x / a/ Aire du triangle LAM = ( LM AH ) = 7, x =, 6 x ( en cm ) b/ Aire du triangle MAC = ( MC AH ) = ( 5 x ) 7, =, 6 ( 5 x ) = 54, 6 x ( en cm ) c/ Si Aire du triangle MAC = Aire du triangle LAM alors, 6 x = 54, 6 x d'où 7, x = 54 x = 54 7, x = 7, 5

III/ / / On a x = 5 / a/ On a K ( 7, 5 ; 7 ) b/ L'abscisse du point K est la valeur de x pour laquelle les deux aires des triangles LAC et MAC sont égales. Son ordonnée est la valeur de cette aire.