La règle du produit suffit à tout compter. Ce chapitre-ci ne fait qu'une chose : elle nomme le cas le plus fréquent, celui où les places sont distinctes et où on ne peut pas se répéter.
Les places distinctes : le podium
Cinq coureuses, trois places sur le podium. Distribuez vous-même les médailles.
trois facteurs, un par place, qui descendent de un à chaque fois
Le nombre de facteurs, c'est le nombre de PLACES — jamais le nombre de candidats. Trois places, trois facteurs, même s'il y a cent coureuses. C'est l'erreur qui coûte le plus cher ici : on se met à descendre jusqu'à alors que la question ne demandait que trois places.
Ce qui fait « compter l'ordre », c'est que les places ont des noms différents. Or et argent ne sont pas interchangeables.
La question à se poser : *si j'échange deux des éléments choisis, est-ce que j'obtiens autre chose ?* Si oui, l'ordre compte.
Quand toutes les places sont occupées : la factorielle
Cas particulier, le plus courant à l'examen : autant de places que d'éléments. Cinq livres, cinq emplacements sur l'étagère.
ranger n objets sur n places, c'est n factorielle
La page de formules de l'examen imprime cette définition — « » — et ce depuis 2013. Elle est donc supposée connue, mais aucune formule d'arrangement ni de combinaison n'y figure. Traduction : on attend de vous le geste, pas la formule.
deux objets, deux rangements
trois objets
quatre objets
cinq objets
Ces quatre valeurs suffisent : sur vingt-cinq sessions, aucune question ne demande plus que en valeur numérique. Apprenez-les, vous ne les recalculerez jamais.
Six enfants font la queue. De combien de façons peuvent-ils se ranger ?
Voir la réponse et le corrigé
. Six choix pour le premier de la file, cinq pour le deuxième, et ainsi de suite jusqu'au dernier, qui n'a plus le choix — d'où le facteur final, qui ne change rien mais qui ferme le raisonnement.
Le bloc : quand deux éléments doivent rester collés
Forme classique de l'examen : « rangez-les de sorte que et soient l'un à côté de l'autre ». Le geste est toujours le même, en deux temps.
On aligne ballons — noir, blanc, rouge, vert — de sorte que le noir et le blanc soient côte à côte. Combien d'alignements ?
Coller, ranger, puis rouvrir le bloc. L'oubli du facteur final est le distracteur que l'examen place en option, presque à chaque fois : il propose à côté de .
Avec répétition : le stock ne bouge pas
Si l'énoncé autorise de reprendre un élément déjà utilisé, rien ne descend. Chaque étape garde ses possibilités, et le total s'écrit en puissance.
r étapes, n choix à chacune, répétition permise
Un alphabet compte lettres. Combien de mots de deux lettres peut-on écrire, les répétitions étant permises ?
Les quatre options d'une telle question sont presque toujours les quatre écritures voisines. Sachez lesquelles vous cherchez.
L'exposant est le nombre d'ÉTAPES ; la base est le nombre de CHOIX. Ici, deux étapes, quinze choix.
Ce serait la réponse si les deux lettres devaient être différentes. Relisez : l'énoncé le dit, ou ne le dit pas.
Le tableau des quatre situations
l'ordre compte, répétition permise — un code
l'ordre compte, sans répétition — un podium
l'ordre compte, tout le monde est placé — une file
l'ordre ne compte pas — une paire (cours suivant)
Ne mémorisez pas ce tableau comme quatre formules à reconnaître. Mémorisez les deux questions qui mènent à chaque case : est-ce que je peux me répéter ? est-ce que l'échange de deux éléments change le résultat ? Les formules se redéduisent en dix secondes ; la reconnaissance de motif, elle, se trompe.
Exercices
Exercice 1
Sept athlètes disputent une finale. Combien de podiums différents — or, argent, bronze — peut-on obtenir ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : 210
Corrigé :
Trois places, donc trois facteurs, et le stock perd un athlète à chaque fois.
. Pas : la question ne demande que trois places, donc on s'arrête après trois facteurs.
Exercice 2
De combien de façons peut-on ranger livres différents côte à côte sur une étagère ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : 120
Corrigé :
Autant de places que de livres : la descente va jusqu'au bout.
. C'est la valeur de — l'une des quatre à connaître de mémoire.
Exercice 3
Un code d'accès fait caractères, chacun choisi parmi symboles, un symbole pouvant servir plusieurs fois. Combien de codes possibles ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : D
Corrigé :
Quatre étapes, six choix à chacune, et le stock ne bouge pas.
. La base est le nombre de choix, l'exposant le nombre de places — intervertit les deux. L'option serait la bonne si les symboles devaient être tous différents.
Exercice 4
Quatre amis s'assoient sur un banc de quatre places. Deux d'entre eux, Dana et Eyal, veulent être côte à côte. Combien de dispositions ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : 12
Corrigé :
On colle Dana et Eyal : trois objets à ranger, dont le bloc.
Puis on rouvre le bloc : Dana-Eyal ou Eyal-Dana.
. Répondre , c'est oublier de rouvrir le bloc — et c'est très exactement le distracteur que l'examen place à côté de la bonne réponse.
Exercice 5
Chaque vache d'une étable porte un numéro à chiffres, tous impairs et tous différents. Combien de vaches l'étable peut-elle compter au maximum ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : 120
Corrigé :
Le stock de départ n'est pas dix, mais cinq.
Quatre cases, tous différents : le stock descend.
. Le travail réel est de trouver que le stock vaut , pas : une fois cela posé, la question est finie en un produit.
Exercice 6
Cinq enfants font la queue. Combien de files différentes commencent par Noa ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : A
Corrigé :
Noa n'a pas de choix : sa place est imposée.
Les quatre autres se rangent librement derrière elle.
. Une contrainte qui fixe une place ne se corrige pas après coup : elle retire simplement une étape du produit. C'est la façon la plus rapide de traiter « sachant que X est premier ».
Exercice 7
Pour compter les podiums de places parmi coureurs, on calcule .
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : Faux
Corrigé :
Trois places, donc trois facteurs.
rangerait les dix coureurs sur dix places.
Faux. Le nombre de facteurs est le nombre de places, pas de coureurs : podiums.
Exercice 8
Un club de membres élit un président, un vice-président et un secrétaire, trois personnes différentes. Combien de bureaux possibles ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : 504
Corrigé :
Trois postes nommés : l'ordre compte, et chaque élu quitte le stock.
. Pas : les postes portent des noms, on ne divise pas.
Exercice 9
Associez chaque factorielle à sa valeur.
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : — · — · — · —
Corrigé :
Chaque factorielle est la précédente fois un nombre de plus.
On ne recalcule jamais depuis : . Retenez , et de tête.
Exercice 10
Cinq amis s'assoient sur un banc de cinq places. Deux d'entre eux veulent être côte à côte. Complétez.
Objets à ranger, bloc compris : ____. Rangements de ces objets : ____. Total, bloc rouvert : ____.
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Réponse : Objets à ranger, bloc compris : 4. Rangements de ces objets : 24. Total, bloc rouvert : 48.
Corrigé :
Les deux voisins collés comptent pour un seul objet.
On range les quatre objets.
Le bloc se rouvre dans deux sens.
, et . Oublier le facteur donne — l'option piège.
Exercice 11
Rangez ces quatre écritures du plus petit au plus grand nombre.
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : · · ·
Corrigé :
Deux places parmi cinq, sans répétition, puis avec.
Cinq objets sur cinq places, puis quatre cases à cinq choix.
. Ce sont les quatre options voisines que l'examen aime poser côte à côte.
Exercice 12
Un code fait lettres prises parmi , une lettre pouvant revenir. Combien de codes ?
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Réponse : A
Corrigé :
Trois étapes, huit choix à chacune : le stock ne bouge pas.
. La base est le nombre de choix, l'exposant le nombre de cases : les intervertit. interdit la répétition, range huit lettres.