Série 4 — Plusieurs étapes, un tableau

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 de méthode avant de continuer.

Une question à plusieurs étapes se déroule toujours dans le même ordre : d'abord la durée commune, tirée du mobile dont on connaît tout, puis ce que l'autre mobile fait pendant cette durée. Écrivez une ligne par étape : c'est là que l'examen place ses distracteurs.

Trail de 24 km d'un club de course de Haïfa
CoureurHeure de départVitesse (km/h)
Avi8 h 0010
Bina8 h 0012
Carmel8 h 3015
Dov8 h 009
Les quatre coureurs partent du même point, suivent le même parcours de 24 km et gardent chacun la même vitesse du départ à l'arrivée. Les questions marquées « d'après le tableau » s'y réfèrent.

Exercices

Exercice 1

Comparez les deux quantités, où dd et vv sont des nombres positifs. Colonne A : le temps qu'il faut pour parcourir dd km à vv km/h. Colonne B : le temps qu'il faut pour parcourir d2\frac{d}{2} km à v3\frac{v}{3} km/h.

  1. La quantité de la colonne B est la plus grande
  2. Les deux quantités sont égales
  3. On ne peut pas le savoir avec ces seules données
  4. La quantité de la colonne A est la plus grande
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : A La quantité de la colonne B est la plus grande

Corrigé :

A=dvA = \frac{d}{v}
B=d/2v/3=3d2v=32⋅dv\begin{aligned}B &= \frac{d/2}{v/3} \\ &= \frac{3d}{2v} \\ &= \frac{3}{2} \cdot \frac{d}{v}\end{aligned}

B vaut toujours une fois et demie A

La bonne réponse : « La quantité de la colonne B est la plus grande ». « La quantité de la colonne A est la plus grande » retient que la distance de B est plus courte et oublie que sa vitesse est divisée par 33, ce qui pèse davantage. « Les deux quantités sont égales » croit que diviser la distance et la vitesse se compensent ; elles ne sont pas divisées par le même nombre. « On ne peut pas le savoir avec ces seules données » : dd et vv sont inconnus, mais le rapport 32\frac{3}{2} ne dépend pas d'eux.

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Exercice 2

Une conductrice roule tt heures à vv km/h, puis 2t2t heures à ww km/h. Quelle est sa vitesse moyenne sur l'ensemble du trajet, en km/h ?

  1. v+2w2\frac{v+2w}{2}
  2. 2v+w3\frac{2v+w}{3}
  3. v+w2\frac{v+w}{2}
  4. v+2w3\frac{v+2w}{3}
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : D v+2w3\frac{v+2w}{3}

Corrigé :

vt+2wt=(v+2w) tvt + 2wt = (v + 2w)\,t

la distance totale

(v+2w) t3t=v+2w3\frac{(v + 2w)\,t}{3t} = \frac{v+2w}{3}

sur la durée totale, 3t3t

La bonne réponse : « v+2w3\frac{v+2w}{3} ». « v+w2\frac{v+w}{2} » fait la moyenne des deux vitesses, alors que la seconde dure deux fois plus longtemps. « 2v+w3\frac{2v+w}{3} » pondère à l'envers, en donnant le poids 22 à la première vitesse. « v+2w2\frac{v+2w}{2} » divise la bonne distance par 2t2t, comme s'il n'y avait que deux tronçons d'une durée tt, au lieu de la durée totale 3t3t.

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Exercice 3

Deux cyclistes partent au même instant du même point d'une piste circulaire de 400400 mètres et roulent dans le même sens, l'un à 1010 m/s, l'autre à 88 m/s. Au bout de combien de secondes le plus rapide rattrape-t-il l'autre pour la première fois ?

  1. 200200
  2. 100100
  3. 4040
  4. 5050
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : A 200200

Corrigé :

10−8=2  m/s10 - 8 = 2 \;\text{m/s}

même sens : l'avance du plus rapide grandit de 2 m chaque seconde

4002=200  s\frac{400}{2} = 200 \;\text{s}

le rattraper, c'est avoir un tour d'avance

La bonne réponse : « 200200 ». « 100100 » n'attend qu'un demi-tour d'avance ; à ce moment, les deux cyclistes sont à l'opposé l'un de l'autre sur la piste. « 4040 » est le temps d'un tour du plus rapide, 400:10400 : 10. « 5050 » est le temps d'un tour du plus lent, 400:8400 : 8.

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Exercice 4

D'après le tableau, à quelle distance de l'arrivée se trouve Dov au moment où Bina la franchit ?

  1. 44 km
  2. 88 km
  3. 1818 km
  4. 66 km
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : D 66 km

Corrigé :

2412=2  h\frac{24}{12} = 2 \;\text{h}

Bina, partie à 8 h 00, arrive à 10 h 00

9×2=18  km9 \times 2 = 18 \;\text{km}

ce que Dov, parti au même moment, a parcouru

24−18=6  km24 - 18 = 6 \;\text{km}

La bonne réponse : « 66 km ». « 88 km » multiplie l'écart des vitesses, 33 km/h, par le temps de Dov sur toute la course, 249=83\frac{24}{9} = \frac{8}{3} h : au moment qui compte, seul le temps de Bina s'est écoulé. « 44 km » lit la ligne d'Avi au lieu de celle de Dov : 24−10×224 - 10 \times 2. « 1818 km » est la distance que Dov a parcourue, pas celle qui lui reste.

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Exercice 5

D'après le tableau, à quelle heure Carmel rattrape-t-elle Avi ?

  1. 9 h 30
  2. 8 h 42
  3. 8 h 50
  4. 9 h 00
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : A 9 h 30

Corrigé :

10×12=5  km10 \times \frac{1}{2} = 5 \;\text{km}

l'avance d'Avi à 8 h 30

515−10=1  h\frac{5}{15 - 10} = 1 \;\text{h}

même sens : l'écart se referme à la différence des vitesses

8  h  30+1  h=9  h  308 \;\text{h}\; 30 + 1 \;\text{h} = 9 \;\text{h}\; 30

Avi n'arrive qu'à 10 h 24 : le rattrapage a bien lieu pendant la course

La bonne réponse : « 9 h 30 ». « 9 h 00 » ajoute l'heure de rattrapage au départ d'Avi, 8 h 00, et non à celui de Carmel. « 8 h 50 » fait combler les 55 km d'avance par Carmel seule, en 515\frac{5}{15} h, comme si Avi s'était arrêté. « 8 h 42 » divise par la somme des vitesses, 2525 km/h, alors qu'ils courent dans le même sens.

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Exercice 6

À l'aller, Myriam roule pendant tt heures : la première moitié de ce temps à aa km/h, la seconde moitié à bb km/h. Elle revient par la même route, à vitesse constante, en ss heures. Quelle est sa vitesse au retour, en km/h ?

  1. (a+b) t2s\frac{(a+b)\,t}{2s}
  2. (a+b) ts\frac{(a+b)\,t}{s}
  3. a+b2\frac{a+b}{2}
  4. 2abt(a+b) s\frac{2abt}{(a+b)\,s}
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : A (a+b) t2s\frac{(a+b)\,t}{2s}

Corrigé :

a⋅t2+b⋅t2=(a+b) t2a \cdot \frac{t}{2} + b \cdot \frac{t}{2} = \frac{(a+b)\,t}{2}

la longueur de la route : deux tronçons de même durée

v=(a+b) t2sv = \frac{(a+b)\,t}{2s}

parcourue en ss heures au retour

La bonne réponse : « (a+b) t2s\frac{(a+b)\,t}{2s} ». « a+b2\frac{a+b}{2} » est la vitesse moyenne de l'aller ; elle ne serait celle du retour que si s=ts = t. « (a+b) ts\frac{(a+b)\,t}{s} » compte chaque tronçon pendant tt heures au lieu de t2\frac{t}{2}. « 2abt(a+b) s\frac{2abt}{(a+b)\,s} » traite l'aller comme deux moitiés de distance ; ici, ce sont les durées qui sont égales.

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Exercice 7

En montant à pied sur un escalier roulant en marche, Shira atteint l'étage en 2020 secondes. Si elle reste immobile sur la marche, l'escalier l'y porte en 3030 secondes. Combien de secondes lui faudrait-il pour monter à pied, au même rythme, le même escalier arrêté ?

  1. 2525
  2. 1010
  3. 5050
  4. 6060
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : D 6060

Corrigé :

120−130=3−260=160\begin{aligned}\frac{1}{20} - \frac{1}{30} &= \frac{3 - 2}{60} \\ &= \frac{1}{60}\end{aligned}

la part de la montée que Shira fait seule en une seconde : la vitesse totale moins celle de l'escalier

t=60  st = 60 \;\text{s}

La bonne réponse : « 6060 ». « 1010 » soustrait les durées, 30−2030 - 20 : ce sont les vitesses qui se retranchent, pas les durées. « 2525 » fait la moyenne des deux durées. « 5050 » additionne les deux durées.

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Exercice 8

Un bateau descend une rivière sur 3636 km en 22 heures, puis remonte la même distance en 44 heures. Sa vitesse par rapport à l'eau et celle du courant sont constantes. Quelle est la vitesse du courant, en km/h ?

  1. 4,54{,}5
  2. 1818
  3. 13,513{,}5
  4. 99
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : A 4,54{,}5

Corrigé :

v+c=362=18v−c=364=9\begin{aligned}v + c &= \frac{36}{2} \\ &= 18 \qquad v - c \\ &= \frac{36}{4} \\ &= 9\end{aligned}

le courant aide à la descente et freine à la remontée

2c=18−9=9  ⇒  c=4,5\begin{aligned}2c &= 18 - 9 \\ &= 9 \;\Rightarrow\; c \\ &= 4{,}5\end{aligned}

on soustrait les deux égalités

La bonne réponse : « 4,54{,}5 ». « 99 » oublie de diviser par 22 : l'écart entre les deux vitesses compte le courant deux fois, une fois en plus à la descente et une fois en moins à la remontée. « 13,513{,}5 » est la vitesse du bateau par rapport à l'eau, la demi-somme des deux vitesses. « 1818 » divise les 3636 km par l'écart des durées, 4−24 - 2, qui n'est la durée d'aucun trajet.

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Exercice 9

Un livreur part à 9 h 00, roule jusqu'à un client à 6060 km/h, s'y arrête 2020 minutes, puis revient par la même route à 4040 km/h. Il est de retour à 12 h 00. À quelle distance se trouve le client, en km ?

  1. 67,267{,}2
  2. 6464
  3. 128128
  4. 7272
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : B 6464

Corrigé :

3−2060=83  h3 - \frac{20}{60} = \frac{8}{3} \;\text{h}

de 9 h 00 à 12 h 00, moins l'arrêt : le temps passé à rouler

d60+d40=2d+3d120=d24\begin{aligned}\frac{d}{60} + \frac{d}{40} &= \frac{2d + 3d}{120} \\ &= \frac{d}{24}\end{aligned}
d24=83  ⇒  d=64\begin{aligned}\frac{d}{24} &= \frac{8}{3} \;\Rightarrow\; d \\ &= 64\end{aligned}

La bonne réponse : « 6464 ». « 7272 » oublie l'arrêt et fait rouler le livreur trois heures. « 128128 » est la longueur de l'aller-retour, pas la distance du client. « 67,267{,}2 » écrit 2020 minutes comme 0,20{,}2 heure.

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Exercice 10

Un convoi de camions long de 300300 m roule à 3636 km/h. Un motard part de l'arrière du convoi, le remonte jusqu'à l'avant à 5454 km/h, puis fait aussitôt demi-tour et revient à l'arrière à la même vitesse. Combien de secondes dure l'aller-retour du motard ?

  1. 2424
  2. 4040
  3. 7272
  4. 120120
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : C 7272

Corrigé :

36:3,6=1054:3,6=15\begin{aligned}36 : 3{,}6 &= 10 \qquad 54 : 3{,}6 \\ &= 15\end{aligned}

les vitesses, en mètres par seconde

30015−10=60  s\frac{300}{15 - 10} = 60 \;\text{s}

vers l'avant, dans le sens du convoi : il ne gagne que 55 m par seconde

30015+10=12  s\frac{300}{15 + 10} = 12 \;\text{s}

vers l'arrière, l'arrière du convoi vient à sa rencontre

60+12=72  s60 + 12 = 72 \;\text{s}

La bonne réponse : « 7272 ». « 120120 » prend la différence des vitesses dans les deux sens : au retour, le motard et l'arrière du convoi vont l'un vers l'autre. « 2424 » prend la somme dans les deux sens : à l'aller, ils vont dans le même sens. « 4040 » ignore le mouvement du convoi : 600600 m à 1515 m/s.

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