Série 3 — Contraintes et nécessités

Sur elev, cette leçon vient avec des exercices corrigés sur le moment, un indice quand votre enfant bloque et le suivi de ses progrès.

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Dix questions au format de l'examen. Lancez le chrono : dix minutes pour la série, une minute par question, le rythme du jour J. Cochez vos dix réponses avant d'ouvrir le moindre corrigé, puis corrigez d'un bloc et comptez vos points sur dix.

Huit ou plus : la série est acquise, passez à la suivante. Six ou sept : relisez le corrigé de chaque erreur et nommez le piège qui vous a eu. Cinq ou moins : revenez au cours du chapitre (règle du produit, ordre, choix) avant de continuer.

Quand l'énoncé impose une contrainte, cherchez ce qu'elle force avant de compter : une couleur posée fixe ses voisines, un chemin qui ne recule pas fixe l'ordre de ses points, une chaîne qui alterne fixe chaque rang. Et devant « nécessairement », un seul contre-exemple suffit à écarter une affirmation.

Exercices

Exercice 1

Combien de nombres de trois chiffres ont leurs trois chiffres différents ?

  1. 900900
  2. 720720
  3. 648648
  4. 504504
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : C 648648

Corrigé :

9×9×8=6489 \times 9 \times 8 = 648

les centaines : 1 à 9 ; les dizaines : 9 choix (le 0 revient, le chiffre des centaines sort) ; les unités : 8 choix

La bonne réponse : « 648648 ». « 720720 » calcule 10×9×810 \times 9 \times 8 : il laisse le 0 en tête, et 012 n'est pas un nombre de trois chiffres. « 504504 » calcule 9×8×79 \times 8 \times 7 : il oublie que le 0, interdit en tête, redevient permis aux dizaines. « 900900 » compte tous les nombres de trois chiffres et oublie la condition.

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Exercice 2

Quatre finalistes, dont Dana, se disputent un premier prix et un second prix, attribués à deux personnes différentes. Dana a gagné l'an dernier : elle ne peut pas recevoir le premier prix, mais elle peut recevoir le second. Combien d'attributions des deux prix sont possibles ?

  1. 1212
  2. 1616
  3. 66
  4. 99
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : D 99

Corrigé :

3×3=93 \times 3 = 9

le premier prix : 3 choix (pas Dana) ; le second : les 3 autres finalistes, Dana comprise

La bonne réponse : « 99 ». « 1212 » calcule 4×34 \times 3 et oublie la contrainte sur Dana. « 66 » retire Dana des deux prix, 3×23 \times 2 : elle peut pourtant recevoir le second. « 1616 » calcule 4×44 \times 4 : la même personne recevrait les deux prix, et Dana le premier.

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Exercice 3

Combien d'entiers positifs dont aucun chiffre n'est 0 ont une somme des chiffres égale à 5 ?

  1. 1111
  2. 55
  3. 1616
  4. 1515
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : C 1616

Corrigé :

55

un chiffre : 1 nombre

14, 23, 32, 4114,\ 23,\ 32,\ 41

deux chiffres : 4 nombres

113, 131, 311, 122, 212, 221113,\ 131,\ 311,\ 122,\ 212,\ 221

trois chiffres : 6 nombres

1112, 1121, 1211, 2111, 111111112,\ 1121,\ 1211,\ 2111,\ 11111

quatre chiffres : 4 nombres ; cinq chiffres : 1

1+4+6+4+1=161 + 4 + 6 + 4 + 1 = 16

La bonne réponse : « 1616 ». « 55 » s'arrête aux nombres de deux chiffres au plus. « 1111 » s'arrête aux nombres de trois chiffres au plus. « 1515 » oublie le nombre d'un seul chiffre, 5 lui-même.

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Exercice 4

On colorie chacun des 6 sommets d'un hexagone en rouge ou en bleu, de sorte que deux sommets reliés par un côté soient toujours de couleurs différentes. Combien de coloriages sont possibles ?

  1. 00
  2. 88
  3. 6464
  4. 22
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : D 22

Corrigé :

la couleur d'un sommet impose celle de ses deux voisins, puis, de proche en proche, celle de tous les sommets

le tour compte 6 sommets, un nombre pair : en alternant, on revient au départ sans conflit

22

le premier sommet est rouge, ou bien il est bleu

La bonne réponse : « 22 ». « 00 » croit la contrainte impossible à tenir sur un tour complet : c'est vrai seulement avec un nombre impair de sommets. « 88 » croit qu'un sommet sur deux reste libre, 232^3 : mais chacun d'eux est forcé par ses voisins. « 6464 » calcule 262^6 et oublie la contrainte.

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Exercice 5

Un triangle rectangle isocèle a un côté de longueur 6. Combien de valeurs différentes son aire peut-elle prendre ?

  1. 22
  2. 11
  3. 33
  4. On ne peut pas le savoir avec ces seules données
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : A 22

Corrigé :

6×62=18\tfrac{6 \times 6}{2} = 18

si le côté de longueur 6 est une cathète

62=32  (32)22=9\begin{aligned}\tfrac{6}{\sqrt{2}} &= 3\sqrt{2} \\ \ \ \tfrac{(3\sqrt{2})^2}{2} &= 9\end{aligned}

si c'est l'hypoténuse

18≠918 \neq 9

deux valeurs

La bonne réponse : « 22 ». « 11 » ne pense qu'aux cathètes : le côté donné peut aussi être l'hypoténuse. « 33 » donne un rôle à chacun des trois côtés : mais les deux cathètes jouent le même rôle et donnent le même triangle. « On ne peut pas le savoir avec ces seules données » croit qu'il faut savoir quel côté mesure 6 : c'est justement ce qu'on dénombre, cas par cas.

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Exercice 6

Sur un quadrillage, on va du point (0,0)(0, 0) au point (5,4)(5, 4) par un chemin le plus court : chaque pas avance d'une unité vers la droite ou vers le haut. Lequel des couples de points suivants peut se trouver sur un même tel chemin ?

  1. (1,1)(1, 1) et (6,2)(6, 2)
  2. (2,1)(2, 1) et (4,3)(4, 3)
  3. (3,4)(3, 4) et (4,2)(4, 2)
  4. (1,3)(1, 3) et (3,2)(3, 2)
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : B (2,1)(2, 1) et (4,3)(4, 3)

Corrigé :

un tel chemin ne recule jamais : le long du chemin, les deux coordonnées ne font que croître

(2,1)→(4,3)(2, 1) \to (4, 3)

2 ≤ 4 et 1 ≤ 3, et les deux points sont dans le rectangle de (0, 0) à (5, 4)

La bonne réponse : « (2,1)(2, 1) et (4,3)(4, 3) ». « (1,3)(1, 3) et (3,2)(3, 2) » chacun des deux points est atteignable seul, mais pas sur un même chemin : de (1,3)(1, 3) à (3,2)(3, 2) il faudrait descendre. « (1,1)(1, 1) et (6,2)(6, 2) » (6,2)(6, 2) est hors du rectangle : son abscisse dépasse 5. « (3,4)(3, 4) et (4,2)(4, 2) » de (3,4)(3, 4) à (4,2)(4, 2) il faudrait descendre, et de (4,2)(4, 2) à (3,4)(3, 4) reculer.

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Exercice 7

Dix enfants, des filles et des garçons (au moins un de chaque), sont assis autour d'une table ronde, à dix places régulièrement espacées. Laquelle des affirmations suivantes est nécessairement vraie ?

  1. Il y a autant de filles que de garçons
  2. Chaque fille a au moins un garçon pour voisin
  3. Un garçon est assis exactement en face d'une fille
  4. Au moins un garçon a une fille pour voisine
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : D Au moins un garçon a une fille pour voisine

Corrigé :

en faisant le tour de la table, on passe forcément, à un moment, d'un garçon à une fille : ces deux enfants sont voisins

un contre-exemple pour les trois autres : deux garçons assis face à face, et huit filles

La bonne réponse : « Au moins un garçon a une fille pour voisine ». « Chaque fille a au moins un garçon pour voisin » est faux dans le contre-exemple : une fille assise entre deux filles n'a aucun garçon pour voisin. « Un garçon est assis exactement en face d'une fille » est faux dans le contre-exemple : chacun des deux garçons a l'autre en face de lui. « Il y a autant de filles que de garçons » n'est vrai que dans certaines dispositions : rien n'oblige les deux groupes à être égaux.

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Exercice 8

Un ballon passe de main en main entre 15 joueuses, chacune le touchant exactement une fois. Chaque passe va d'une joueuse de l'équipe rouge à une joueuse de l'équipe bleue, ou l'inverse. La première joueuse est rouge. Combien de passes vont d'une joueuse rouge à une joueuse bleue ?

  1. On ne peut pas le savoir avec ces seules données
  2. 77
  3. 1414
  4. 88
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : B 77

Corrigé :

les couleurs alternent : rouge, bleue, rouge, …

les 15 joueuses : rangs impairs (1, 3, …, 15) rouges, soit 8 ; rangs pairs bleues, soit 7

77

chaque bleue reçoit le ballon d'une rouge ; la rouge de rang 15, la dernière, ne passe à personne

La bonne réponse : « 77 ». « 88 » compte les joueuses rouges : la dernière, de rang 15, ne fait aucune passe. « 1414 » compte toutes les passes, dans les deux sens. « On ne peut pas le savoir avec ces seules données » croit que l'alternance laisse les effectifs libres : partie d'une rouge, la chaîne fixe chaque rang.

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Exercice 9

Une boîte contient 5 jetons rouges et 3 jetons bleus. On tire deux jetons au hasard, l'un après l'autre, sans remise. Quelle est la probabilité que les deux jetons soient de la même couleur ?

  1. 514\frac{5}{14}
  2. 1332\frac{13}{32}
  3. 1328\frac{13}{28}
  4. 1732\frac{17}{32}
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : C 1328\frac{13}{28}

Corrigé :

58×47=2056\tfrac{5}{8} \times \tfrac{4}{7} = \tfrac{20}{56}

deux rouges

38×27=656\tfrac{3}{8} \times \tfrac{2}{7} = \tfrac{6}{56}

deux bleus

2656=1328\tfrac{26}{56} = \tfrac{13}{28}

La bonne réponse : « 1328\frac{13}{28} ». « 1732\frac{17}{32} » calcule avec remise : (58)2+(38)2\left(\frac{5}{8}\right)^2 + \left(\frac{3}{8}\right)^2. « 514\frac{5}{14} » ne compte que les deux rouges. « 1332\frac{13}{32} » retire bien un jeton de la couleur tirée, mais garde 8 jetons au second tirage : 2664\frac{26}{64}.

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Exercice 10

On range sur une étagère 8 livres différents, dont 3 livres de mathématiques. Les 3 livres de mathématiques doivent être côte à côte, dans n'importe quel ordre. Combien de rangements sont possibles ?

  1. 720720
  2. 14401440
  3. 4032040320
  4. 43204320
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : D 43204320

Corrigé :

6!=7206! = 720

le bloc des mathématiques et les 5 autres livres : 6 unités à ranger

3!=63! = 6

l'ordre à l'intérieur du bloc

720×6=4320720 \times 6 = 4320

La bonne réponse : « 43204320 ». « 720720 » oublie l'ordre intérieur du bloc. « 4032040320 » calcule 8!8! et oublie la contrainte. « 14401440 » ouvre le bloc comme un bloc de deux, 6!×26! \times 2 : trois livres se rangent de 3!=63! = 6 façons.

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