Série 4 — Ce qui est sûr, ce qui est possible

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.

Le réflexe de la série : séparez le certain du possible. Une note la plus basse ou la plus haute a été obtenue ; une moyenne, non. Et quand deux valeurs ont une moyenne fixée, leur somme est fixée : l'une est au plus bas quand l'autre est au plus haut.

Les notes de l'examen final dans quatre classes d'un lycée de Modiin
Classe AClasse BClasse CClasse D3035404550556065707580859095100Note
  • De la note la plus basse à la note la plus haute de la classe
  • Moyenne de la classe
Pour chaque classe, le segment va de la note la plus basse à la note la plus haute obtenues dans la classe ; le losange marque la moyenne de la classe. Les questions marquées « d'après le graphique » s'y réfèrent.

Exercices

Exercice 1

Neuf colis ont un poids moyen de 2020 kg. On en retire un, et le poids moyen des huit colis restants est 1818 kg. Combien pesait le colis retiré ?

  1. 3838 kg
  2. 22 kg
  3. 3636 kg
  4. 2222 kg
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : C 3636 kg

Corrigé :

9×20=1809 \times 20 = 180

le poids des neuf colis

8×18=1448 \times 18 = 144

le poids des huit restants

180−144=36180 - 144 = 36

le colis retiré

La bonne réponse : « 3636 kg ». « 22 kg » soustrait les deux moyennes, 20−1820 - 18 : c'est le déplacement de la moyenne, pas un poids. « 2222 kg » ajoute ce déplacement à l'ancienne moyenne, 20+220 + 2, sans le multiplier par le nombre de colis restants. « 3838 kg » le multiplie par 99 au lieu de 88, 20+9×220 + 9 \times 2 : seuls les huit colis restants ont baissé de 22 kg.

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Exercice 2

Dans une école, la note finale est la moyenne pondérée de deux épreuves : les mathématiques avec le coefficient 33, l'anglais avec le coefficient 22. Dana a obtenu 7676 en mathématiques. Quelle note doit-elle obtenir en anglais pour que sa note finale soit 8282 ?

  1. 182182
  2. 8888
  3. 9191
  4. 8686
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : C 9191

Corrigé :

3×76+2x3+2=82\dfrac{3 \times 76 + 2x}{3 + 2} = 82

la moyenne pondérée

228+2x=410228 + 2x = 410

on multiplie par 5

x=1822=91\begin{aligned}x &= \dfrac{182}{2} \\ &= 91\end{aligned}

la note d'anglais

La bonne réponse : « 9191 ». « 8888 » fait une moyenne simple, 76+x2=82\frac{76 + x}{2} = 82 : les deux épreuves n'ont pas le même coefficient. « 182182 » oublie de diviser par le coefficient 22 de l'anglais. « 8686 » échange les coefficients, 2×76+3x5=82\frac{2 \times 76 + 3x}{5} = 82.

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Exercice 3

On a dessiné kk triangles qui ont tous la même base, de longueur aa. La somme de leurs aires est SS. Quelle est la moyenne de leurs hauteurs, relatives à cette base ?

  1. 2Sak\dfrac{2S}{ak}
  2. On ne peut pas le savoir avec ces seules données
  3. Sak\dfrac{S}{ak}
  4. 2Sa\dfrac{2S}{a}
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : A 2Sak\dfrac{2S}{ak}

Corrigé :

S=a2 (h1+h2+⋯+hk)S = \dfrac{a}{2}\,(h_1 + h_2 + \dots + h_k)

la base est commune : on la met en facteur

h1+⋯+hk=2Sah_1 + \dots + h_k = \dfrac{2S}{a}

la somme des hauteurs

2Sa:k=2Sak\dfrac{2S}{a} : k = \dfrac{2S}{ak}

la moyenne des k hauteurs

La bonne réponse : « 2Sak\dfrac{2S}{ak} ». « Sak\dfrac{S}{ak} » oublie le 12\frac{1}{2} de l'aire d'un triangle. « 2Sa\dfrac{2S}{a} » donne la somme des hauteurs, sans la diviser par kk. « On ne peut pas le savoir avec ces seules données » croit qu'il faut l'aire de chaque triangle : seule la somme des hauteurs compte, et la somme des aires la donne.

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Exercice 4

D'après le graphique, laquelle des notes suivantes a nécessairement été obtenue par au moins un élève de ces quatre classes ?

  1. 7070
  2. 5555
  3. 4545
  4. 6565
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : B 5555

Corrigé :

classe B: 55 aˋ 95\text{classe B} :\ 55 \text{ à } 95

55 est la note la plus basse de la classe B : un élève l'a obtenue

70, 65: moyennes70,\ 65 :\ \text{moyennes}

une moyenne n'est pas forcément une note obtenue

La bonne réponse : « 5555 ». Les extrémités d'un segment sont des notes réellement obtenues. « 7070 » est la moyenne de la classe A : une moyenne peut ne correspondre à aucune note, par exemple si la moitié des élèves a 5050 et l'autre moitié 9090. « 6565 » est la moyenne de la classe C, même piège. « 4545 » se trouve dans le segment de la classe C, mais une note comprise entre la plus basse et la plus haute n'est pas forcément atteinte.

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Exercice 5

D'après le graphique, un élève de la classe A et un élève de la classe C ont obtenu, à eux deux, une moyenne de 7676. Quelle est la plus basse note possible de l'élève de la classe A ?

  1. 5050
  2. 8787
  3. 7272
  4. 6262
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : C 7272

Corrigé :

2×76=1522 \times 76 = 152

la somme des deux notes est fixée

classe C≤80\text{classe C} \leq 80

la note de l'élève de C est au plus 80

152−80=72152 - 80 = 72

la note de A est la plus basse quand celle de C est la plus haute ; 72 est bien dans le segment de A

La bonne réponse : « 7272 ». « 5050 » prend l'extrémité basse de la classe A sans tenir compte de la somme imposée : l'élève de C devrait alors avoir 102102. « 8787 » donne à l'élève de C la moyenne de sa classe, 152−65152 - 65 : c'est une note possible pour A, pas la plus basse. « 6262 » retranche la note la plus haute de la classe A, 152−90152 - 90, au lieu de celle de la classe C.

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Exercice 6

D'après le graphique, on choisit un élève de la classe B et un élève de la classe D. Quelles sont la plus petite et la plus grande valeur que peut prendre la moyenne de leurs deux notes ?

  1. 7575 et 8585
  2. 5555 et 100100
  3. 57,557{,}5 et 97,597{,}5
  4. 6060 et 9595
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : C 57,557{,}5 et 97,597{,}5

Corrigé :

55+602=57,5\dfrac{55 + 60}{2} = 57{,}5

les deux notes les plus basses

95+1002=97,5\dfrac{95 + 100}{2} = 97{,}5

les deux notes les plus hautes

La bonne réponse : « 57,557{,}5 et 97,597{,}5 ». La moyenne de deux notes va de la moyenne des minimums à la moyenne des maximums, et ces deux valeurs sont atteintes. « 5555 et 100100 » prend la réunion des deux segments : une moyenne de 5555 demanderait 5555 dans les deux classes, et la classe D n'a rien sous 6060. « 6060 et 9595 » prend la partie commune des deux segments. « 7575 et 8585 » prend les deux moyennes de classe pour bornes : une moyenne de classe n'est ni la note la plus basse ni la plus haute.

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Exercice 7

Un marchand de jus a vendu le même nombre de bouteilles en mars et en avril, et a encaissé la même somme les deux mois. En mars, 40 %40\,\% des bouteilles étaient petites, vendues aa ₪, et les autres grandes, vendues bb ₪. En avril, toutes les bouteilles étaient vendues au même prix, cc ₪. Combien vaut cc ?

  1. 3a+2b5\dfrac{3a + 2b}{5}
  2. 2a+3b5\dfrac{2a + 3b}{5}
  3. 2a+3b2a + 3b
  4. a+b2\dfrac{a + b}{2}
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : B 2a+3b5\dfrac{2a + 3b}{5}

Corrigé :

c=0,4 a+0,6 bc = 0{,}4\,a + 0{,}6\,b

même nombre de bouteilles, même recette : c est la moyenne pondérée des deux prix

c=2a+3b5c = \dfrac{2a + 3b}{5}

40 % = 2/5 et 60 % = 3/5

La bonne réponse : « 2a+3b5\dfrac{2a + 3b}{5} ». « a+b2\dfrac{a + b}{2} » fait la moyenne simple des deux prix : les petites bouteilles ne font que 40 %40\,\% des ventes. « 3a+2b5\dfrac{3a + 2b}{5} » applique les 40 %40\,\% aux grandes bouteilles au lieu des petites. « 2a+3b2a + 3b » pondère bien, mais oublie de diviser par 55.

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Exercice 8

Pour une collecte, chaque membre d'un club a donné une somme. Le don moyen est de mm ₪, et le total des dons dépasse ce don moyen de tt ₪. Combien le club compte-t-il de membres ?

  1. tm\dfrac{t}{m}
  2. t+mt + m
  3. tm+1\dfrac{t}{m} + 1
  4. tm−1\dfrac{t}{m} - 1
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : C tm+1\dfrac{t}{m} + 1

Corrigé :

total=N⋅m\text{total} = N \cdot m

le total est l'effectif fois le don moyen

Nm−m=t  ⇒  (N−1) m=t\begin{aligned}Nm - m &= t \;\Rightarrow\; (N - 1)\,m \\ &= t\end{aligned}

le total dépasse le don moyen de t

N=tm+1N = \dfrac{t}{m} + 1

l'effectif

La bonne réponse : « tm+1\dfrac{t}{m} + 1 ». Avec des nombres : 66 membres à 5050 ₪ en moyenne donnent 300300 ₪, qui dépassent le don moyen de 250250 ₪, et 25050+1=6\frac{250}{50} + 1 = 6. « tm\dfrac{t}{m} » pose Nm=tNm = t : il confond le total avec son écart au don moyen. « t+mt + m » est le total des dons, pas le nombre de membres. « tm−1\dfrac{t}{m} - 1 » se trompe de signe en isolant NN.

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Exercice 9

Dans une entreprise de 4040 employés, le salaire mensuel moyen est de 12 00012\,000 ₪. Les 88 cadres gagnent en moyenne 18 00018\,000 ₪, et 1212 autres employés gagnent chacun 10 00010\,000 ₪. Quel est le salaire moyen des 2020 employés restants ?

  1. 13 20013\,200 ₪
  2. 10 80010\,800 ₪
  3. 8 0008\,000 ₪
  4. 11 25011\,250 ₪
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : B 10 80010\,800 ₪

Corrigé :

8×(+6 000)=+48 00012×(−2 000)=−24 000\begin{aligned}8 \times (+6\,000) &= +48\,000 \\ \qquad 12 \times (-2\,000) &= -24\,000\end{aligned}

les écarts à la moyenne de l'entreprise, groupe par groupe

48 000−24 000+E=0  ⇒  E=−24 000\begin{aligned}48\,000 - 24\,000 + E &= 0 \;\Rightarrow\; E \\ &= -24\,000\end{aligned}

les écarts de tous les employés se compensent

12 000−24 00020=10 80012\,000 - \dfrac{24\,000}{20} = 10\,800

on répartit l'écart restant sur les 20 employés

La bonne réponse : « 10 80010\,800 ₪ ». « 8 0008\,000 ₪ » moyenne les écarts sans les pondérer : +6 000−2 000+E=0+6\,000 - 2\,000 + E = 0 donne E=−4 000E = -4\,000, comme si chaque groupe comptait un seul employé. « 11 25011\,250 ₪ » répartit l'écart restant sur les 3232 employés qui ne sont pas cadres, au lieu des 2020. « 13 20013\,200 ₪ » se trompe de signe : l'écart restant est négatif.

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Exercice 10

La moyenne des quatre nombres pp, qq, rr et ss est inférieure à 2525, et la moyenne des trois nombres pp, qq et rr est supérieure à 2525. Laquelle des affirmations suivantes est nécessairement vraie ?

  1. s<25s < 25
  2. ss est le plus petit des quatre nombres
  3. Aucune des trois autres affirmations n'est nécessairement vraie
  4. pp, qq et rr sont tous trois supérieurs à 2525
Voir la réponse et le corrigé

Réponse : A s<25s < 25

Corrigé :

p+q+r+s<100,p+q+r>75p + q + r + s < 100,\qquad p + q + r > 75

les deux moyennes, traduites en sommes

s<100−75=25s < 100 - 75 = 25

on retranche

p=0 q=40 r=40 s=10\begin{aligned}p &= 0 \\ \ q &= 40 \\ \ r &= 40 \\ \ s &= 10\end{aligned}

un contre-exemple aux deux affirmations suivantes

La bonne réponse : « s<25s < 25 ». « ss est le plus petit des quatre nombres » est seulement possible : avec p=0p = 0, q=r=40q = r = 40 et s=10s = 10, la moyenne des quatre est 22,522{,}5, celle des trois est 26,726{,}7 environ, et p<sp < s. « pp, qq et rr sont tous trois supérieurs à 2525 » tombe sur le même exemple. « Aucune des trois autres affirmations n'est nécessairement vraie » néglige la soustraction des sommes, qui force s<25s < 25.

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