Voici la partie du chapitre qu'il faut travailler en premier, et ce n'est pas celle qu'on attend : depuis 2018, presque chaque session pose une question de factorielle — bien plus souvent qu'une question de dénombrement.
Et ces questions-là ne demandent rien à compter. Ce sont des manipulations d'écriture : simplifier un quotient, factoriser une somme, reconnaître ce qu'un produit vaut. Le mot « combinatoire » n'y apparaît jamais.
La définition, et ce qu'elle cache
la définition, imprimée sur la page de formules de l'examen
La propriété qui sert vraiment n'est pas écrite sur cette page, et c'est elle qu'il faut voir : une factorielle contient toutes les plus petites, en bloc.
et donc aussi n! = n(n-1)(n-2)! , et ainsi de suite
Ne calculez jamais une factorielle à l'examen. compte dix-neuf chiffres ; aucune option de réponse ne l'écrira. Si vous vous surprenez à multiplier, vous avez manqué le geste.
Les seules valeurs à connaître de tête : , , , .
Geste 1 — le quotient : on coupe
Devant , déroulez la grande factorielle jusqu'à ce que la petite apparaisse, puis arrêtez-vous net.
exactement k facteurs restent — un par cran
Que vaut ?
Voir la réponse et le corrigé
Deux crans, donc deux facteurs : . Et surtout pas — la barre de fraction ne se simplifie pas comme sur des nombres ordinaires.
L'erreur qui coûte le plus ici ne vient pas du calcul mais de l'habitude.
Le point d'exclamation n'est pas un facteur qu'on peut simplifier : c'est une abréviation pour un produit entier.
Un coefficient ne sort pas d'une factorielle. , alors que .
Geste 2 — la somme : on factorise par la plus petite
Une somme de factorielles ne se calcule pas davantage. On met la plus petite en facteur : toutes les autres la contiennent, donc tout sort d'un coup.
Le du terme le plus petit s'oublie une fois sur deux. vaut , jamais . C'est le distracteur que l'examen place systématiquement.
Geste 3 — reconnaître ce qu'un produit contient
Troisième forme, plus rare mais régulière : on vous donne une expression et on vous demande par quoi elle est divisible, ou ce qu'elle vaut. Le réflexe est de dérouler juste assez pour voir apparaître le facteur cherché.
Pour quel entier l'expression est-elle divisible par ? Coupez d'abord : .
Onze est premier : il divise , ou bien . Donc est un multiple de , ou son suivant : , , , …
Dès qu'une question mêle une factorielle et une divisibilité, coupez d'abord, réfléchissez ensuite. Un produit de deux facteurs se discute ; un brut ne se discute pas.
Les trois gestes, en une ligne
un quotient : on coupe, il reste k facteurs
une somme : on factorise par la plus petite
une divisibilité : on déroule juste assez
Aucun des trois ne demande de compter quoi que ce soit. C'est pour cela que cette famille se travaille séparément du reste du chapitre — et c'est pour cela qu'elle se rattrape vite.
Exercices
Exercice 1
Que vaut ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : 56
Corrigé :
Deux crans d'écart, donc deux facteurs.
. Ne calculez ni ni : le quotient se coupe avant tout calcul.
Exercice 2
est égal à —
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : C
Corrigé :
Le plus grand terme contient le plus petit.
On factorise par 12!, en gardant le 1 du premier terme.
. L'option est le piège : c'est ce qu'on obtient en oubliant le . Et n'a aucun sens — les factorielles ne s'additionnent pas par leurs indices.
Exercice 3
Un entier positif vérifie . Que vaut ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : 7
Corrigé :
Deux crans, deux facteurs consécutifs.
Deux entiers consécutifs dont le produit vaut 42 : on les reconnaît.
. Inutile de résoudre : un produit de deux consécutifs se reconnaît plus vite qu'il ne se résout.
Exercice 4
Laquelle de ces égalités est FAUSSE ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : C
Corrigé :
On teste sur une valeur au lieu de raisonner.
Les deux membres ne coïncident pas.
est fausse. Un coefficient ne sort jamais d'une factorielle. Devant une question « laquelle est fausse », essayez une petite valeur : c'est plus rapide et plus sûr que quatre démonstrations.
Exercice 5
On écrit . Que vaut ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : 8
Corrigé :
Le plus grand contient le plus petit.
On factorise, le 1 compris.
. Répondre , c'est oublier le — l'erreur la plus régulière de toute cette famille.
Exercice 6
est un entier supérieur à , et est divisible par sans reste. Lequel de ces nombres peut être ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : D
Corrigé :
On coupe d'abord : il reste deux facteurs consécutifs.
Sept est premier : il doit diviser M ou M − 1. Ici, il divise 14.
. , et ne contiennent aucun multiple de . Le geste utile est le premier : couper avant de chercher.
Exercice 7
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : Faux
Corrigé :
On déroule jusqu'à , et on coupe.
Rien à voir.
Faux. Le point d'exclamation n'est pas un facteur qu'on simplifie : garde cinq facteurs.
Exercice 8
Que vaut ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : 132
Corrigé :
Deux crans, deux facteurs.
. Pas , et pas : on coupe le bloc , il reste .
Exercice 9
Mettez en facteur. Complétez.
7! + 8! + 9! = 7! × (1 + ____ + ____) = ____ × 7!
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : 7! + 8! + 9! = 7! × (1 + 8 + 72) = 81 × 7!
Corrigé :
Chaque terme s'écrit en multiple de la plus petite.
Seule la parenthèse se calcule.
, et . Le du premier terme reste dans la parenthèse.
Exercice 10
Pour entier positif, est égal à —
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : D
Corrigé :
La grande contient la petite.
On met en facteur en haut, puis on coupe.
. Contrôle avec : . L'option oublie le terme .
Exercice 11
Associez chaque quotient à sa forme coupée.
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : — · — · — · —
Corrigé :
Il reste exactement facteurs : un par cran, en partant du haut.
Comptez les crans entre le haut et le bas : un cran, un facteur ; deux crans, deux facteurs.
Exercice 12
Combien d'entiers , de à , rendent divisible par ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : 4
Corrigé :
On coupe d'abord.
Sept est premier : il divise ou . Le couple suivant, et , dépasse .
. Un multiple de , ou son suivant : et , et . dépasse .