Série 4 — Répétitions, cas et extrêmes

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.

Dans cette série, la difficulté est de savoir ce qu'on compte : des objets identiques ou distincts, des équipes avec ou sans nom, les deux ordres d'un tirage ou un seul. Avant de calculer, demandez-vous si échanger deux éléments change le résultat. Devant « au moins » ou « au plus », construisez le cas extrême.

Exercices

Exercice 1

On aligne 5 boules : 2 rouges identiques, 2 bleues identiques et 1 verte. Combien de suites de couleurs différentes peut-on obtenir ?

  1. 120120
  2. 1515
  3. 6060
  4. 3030
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Réponse : D 3030

Corrigé :

5!=1205! = 120

comme si les cinq boules étaient toutes différentes

1202!×2!=30\tfrac{120}{2! \times 2!} = 30

échanger les deux rouges, ou les deux bleues, ne change pas la suite

La bonne réponse : « 3030 ». « 120120 » compte les boules de même couleur comme si on pouvait les distinguer. « 6060 » divise par 2!2! une seule fois : il corrige les rouges, mais oublie les bleues. « 1515 » divise par 2!2! une fois de trop, comme si la verte avait aussi une jumelle.

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Exercice 2

Combien de nombres de trois chiffres ont une somme des chiffres égale à 4 ?

  1. 1010
  2. 99
  3. 33
  4. 1515
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Réponse : A 1010

Corrigé :

400400

un seul chiffre non nul : 1 nombre

310, 301, 130, 103, 220, 202310,\ 301,\ 130,\ 103,\ 220,\ 202

deux chiffres non nuls : 6 nombres

211, 121, 112211,\ 121,\ 112

trois chiffres non nuls : 3 nombres

1+6+3=101 + 6 + 3 = 10

La bonne réponse : « 1010 ». « 33 » oublie les nombres qui contiennent un 0. « 1515 » compte aussi les écritures qui commencent par 0, comme 040 : ce ne sont pas des nombres de trois chiffres. « 99 » oublie 400, le nombre qui a deux zéros.

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Exercice 3

On colorie en noir ou en blanc chacune des 25 cases d'une grille de 5 cases sur 5, de sorte que deux cases qui ont un côté commun soient toujours de couleurs différentes. La case en haut à gauche est noire. Combien de cases sont noires ?

  1. 1212
  2. 1313
  3. On ne peut pas le savoir avec ces seules données
  4. 22
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Réponse : B 1313

Corrigé :

la case en haut à gauche force ses voisines, puis, de proche en proche, toute la grille : les couleurs alternent comme sur un damier

les lignes 1, 3 et 5 commencent par une noire : 3 noires chacune ; les lignes 2 et 4 : 2 noires chacune

3×3+2×2=133 \times 3 + 2 \times 2 = 13

sur les 25 cases, 13 noires et 12 blanches

La bonne réponse : « 1313 ». « 1212 » partage les 25 cases presque à égalité en donnant la plus petite part au noir : les quatre coins sont pourtant noirs. « 22 » compte les coloriages possibles sans la condition sur le coin, et non des cases. « On ne peut pas le savoir avec ces seules données » croit que des cases restent libres : la première couleur force toutes les autres.

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Exercice 4

Un triangle a des angles de 30°, 60° et 90°, et l'un de ses côtés mesure 12. Quel est le plus grand périmètre possible de ce triangle ?

  1. 18+6318 + 6\sqrt{3}
  2. 36+12336 + 12\sqrt{3}
  3. 24+12224 + 12\sqrt{2}
  4. 12+12312 + 12\sqrt{3}
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : B 36+12336 + 12\sqrt{3}

Corrigé :

12+123+24=36+12312 + 12\sqrt{3} + 24 = 36 + 12\sqrt{3}

si 12 est la petite cathète

43+12+83=12+1234\sqrt{3} + 12 + 8\sqrt{3} = 12 + 12\sqrt{3}

si 12 est la grande cathète

6+63+12=18+636 + 6\sqrt{3} + 12 = 18 + 6\sqrt{3}

si 12 est l'hypoténuse

le triangle est le plus grand quand 12 est son plus petit côté

La bonne réponse : « 36+12336 + 12\sqrt{3} ». « 12+12312 + 12\sqrt{3} » place 12 sur la grande cathète. « 18+6318 + 6\sqrt{3} » place 12 sur l'hypoténuse : c'est le plus petit des trois triangles. « 24+12224 + 12\sqrt{2} » applique les rapports du triangle rectangle isocèle, 1:1:21 : 1 : \sqrt{2}, au lieu de 1:3:21 : \sqrt{3} : 2 : 12+12+12212 + 12 + 12\sqrt{2}.

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Exercice 5

On lance trois dés équilibrés, un rouge, un vert et un bleu. Combien d'issues donnent une somme égale à 10 ?

  1. 1818
  2. 66
  3. 2727
  4. 3636
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Réponse : C 2727

Corrigé :

1+3+6=1+4+5=2+3+5=10\begin{aligned}1 + 3 + 6 &= 1 + 4 + 5 \\ &= 2 + 3 + 5 \\ &= 10\end{aligned}

trois chiffres différents : 6 ordres chacune, soit 18 issues

2+2+6=2+4+4=3+3+4=10\begin{aligned}2 + 2 + 6 &= 2 + 4 + 4 \\ &= 3 + 3 + 4 \\ &= 10\end{aligned}

un chiffre répété : 3 ordres chacune, soit 9 issues

18+9=2718 + 9 = 27

La bonne réponse : « 2727 ». « 66 » compte les 6 combinaisons sans leurs ordres, alors que les dés sont distincts. « 3636 » donne 6 ordres à chaque combinaison, même à celles qui répètent un chiffre. « 1818 » donne 3 ordres à chaque combinaison, même à celles dont les trois chiffres diffèrent.

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Exercice 6

Une pizza se commande sur pâte fine ou épaisse. On choisit une sauce parmi trois (tomate, crème, pesto), ou pas de sauce du tout, puis n'importe quelle combinaison des trois garnitures proposées (olives, champignons, oignons), aucune et toutes comprises. Combien de pizzas différentes peut-on commander ?

  1. 4848
  2. 5656
  3. 6464
  4. 3232
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Réponse : C 6464

Corrigé :

2×4×23=642 \times 4 \times 2^3 = 64

la pâte ; la sauce (trois sauces, ou aucune) ; chaque garniture : oui ou non

La bonne réponse : « 6464 ». « 4848 » oublie la pizza sans sauce : 2×3×82 \times 3 \times 8. « 5656 » retire la pizza sans garniture : 2×4×72 \times 4 \times 7. « 3232 » croit qu'on prend une seule garniture, ou aucune : 2×4×42 \times 4 \times 4.

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Exercice 7

Huit joueurs se répartissent en deux équipes de quatre pour un match ; les équipes ne portent ni nom ni couleur. De combien de façons peut-on former les deux équipes ?

  1. 3535
  2. 105105
  3. 7070
  4. 16801680
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Réponse : A 3535

Corrigé :

8×7×6×54!=70\tfrac{8 \times 7 \times 6 \times 5}{4!} = 70

les quatre joueurs d'une équipe

702=35\tfrac{70}{2} = 35

chaque partage a été compté deux fois : une équipe, puis son complément

La bonne réponse : « 3535 ». « 7070 » traite les deux équipes comme distinctes, comme si l'une était rouge et l'autre bleue. « 16801680 » ordonne les quatre joueurs choisis : une équipe n'a pas de premier ni de dernier. « 105105 » forme quatre binômes au lieu de deux équipes.

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Exercice 8

Une urne contient 4 boules rouges et 3 boules bleues. On tire deux boules au hasard, sans remise. Quelle est la probabilité qu'elles soient de couleurs différentes ?

  1. 47\frac{4}{7}
  2. 37\frac{3}{7}
  3. 27\frac{2}{7}
  4. 2449\frac{24}{49}
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Réponse : A 47\frac{4}{7}

Corrigé :

47×36=27\tfrac{4}{7} \times \tfrac{3}{6} = \tfrac{2}{7}

une rouge puis une bleue

37×46=27\tfrac{3}{7} \times \tfrac{4}{6} = \tfrac{2}{7}

une bleue puis une rouge

27+27=47\tfrac{2}{7} + \tfrac{2}{7} = \tfrac{4}{7}

La bonne réponse : « 47\frac{4}{7} ». « 27\frac{2}{7} » ne compte qu'un des deux ordres. « 2449\frac{24}{49} » calcule avec remise : 2×47×372 \times \frac{4}{7} \times \frac{3}{7}. « 37\frac{3}{7} » donne la probabilité que les deux boules soient de la même couleur, le contraire de la question.

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Exercice 9

Un collier fermé porte 12 perles, des rouges et des blanches, au moins une de chaque couleur. Quel est le nombre minimal de paires de perles voisines de couleurs différentes ?

  1. 22
  2. 11
  3. 00
  4. 1212
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Réponse : A 22

Corrigé :

en faisant le tour des 12 perles, on passe au moins une fois du rouge au blanc, et au moins une fois du blanc au rouge pour revenir au départ

22

atteint quand toutes les perles rouges se suivent

La bonne réponse : « 22 ». « 11 » oublie que le collier se referme : sur un fil ouvert, un seul changement suffirait. « 00 » oublie que les deux couleurs sont présentes. « 1212 » donne le maximum, atteint quand les couleurs alternent tout autour du collier.

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Exercice 10

Une classe de 40 élèves compte 40 % de garçons. Tous les garçons jouent d'un instrument, et 75 % des élèves de la classe en jouent. La moitié des élèves de la classe font partie de l'équipe de sport, dont 4 garçons. Au moins 2 filles ne jouent d'aucun instrument et ne font pas partie de l'équipe. Quel est le nombre minimal de filles qui jouent d'un instrument et font partie de l'équipe ?

  1. 1212
  2. 88
  3. 66
  4. 1010
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Réponse : B 88

Corrigé :

40×0,4=16  40−16=24\begin{aligned}40 \times 0{,}4 &= 16 \\ \ \ 40 - 16 &= 24\end{aligned}

garçons et filles

30−16=1430 - 16 = 14

filles qui jouent d'un instrument : les 16 garçons sont déjà parmi les 30 musiciens

20−4=1620 - 4 = 16

filles de l'équipe

24−2=2224 - 2 = 22

au plus 22 filles ont au moins une des deux activités

14+16−22=814 + 16 - 22 = 8

ce qui ne tient pas dans ces 22 places est compté deux fois

La bonne réponse : « 88 ». « 66 » oublie les 2 filles qui n'ont aucune des deux activités : 14+16−2414 + 16 - 24. « 1010 » raisonne sur toute la classe, 30+20−4030 + 20 - 40, et oublie que les garçons occupent déjà une partie des deux groupes. « 1212 » retire les garçons des musiciens mais pas de l'équipe : 20+14−2220 + 14 - 22.

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