Dix questions, douze minutes. Une série entièrement bâtie sur un seul enchaînement.
Si toutes les longueurs d'une figure sont multipliées par , les aires le sont par et les volumes par . Dans ce sens, aucune racine n'apparaît. C'est le retour — d'une aire ou d'un volume vers une longueur — qui en fabrique une.
Le réflexe qui règle toute la série : ramenez-vous toujours au rapport des longueurs d'abord, puis remontez vers ce qu'on demande. Sauter directement d'une aire à un volume est l'erreur que la moitié des distracteurs exploite.
Exercices
Exercice 1
On double toutes les arêtes d'un cube. Par combien son volume est-il multiplié ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : C
Corrigé :
Le volume dépend du cube de la longueur.
La bonne réponse : « ». « » — le rapport des longueurs recopié. « » — le rapport des aires : c'est la bonne réponse à la question sur la surface, pas sur le volume. « » — le nombre de faces d'un cube, glissé là par confusion. L'exposant du volume donne , et rien d'autre.
Exercice 2
L'aire d'un carré est multipliée par . Par combien son côté est-il multiplié ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : C
Corrigé :
L'aire suit le carré du rapport des longueurs.
Le retour vers une longueur demande une racine.
La bonne réponse : « ». « » — le rapport des aires recopié sur les longueurs. « » — c'est : la racine confondue avec la moitié. « » — c'est : la montée au lieu de la descente. Descendre d'une aire vers une longueur, c'est prendre une racine carrée — le seul endroit du raisonnement où une racine apparaît.
Exercice 3
Le rayon d'un cercle est multiplié par . Par combien son aire est-elle multipliée ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : B
Corrigé :
L'aire dépend du carré du rayon.
La bonne réponse : « ». « » — le rapport des longueurs, qui vaut pour le périmètre mais pas pour l'aire. « » — c'est : l'exposant traité comme un facteur. « » — c'est : le rapport des volumes, alors qu'un cercle est une figure plane.
Exercice 4
Le volume d'un cube est multiplié par . Par combien son aire totale est-elle multipliée ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : C
Corrigé :
On redescend d'abord vers le rapport des longueurs.
Puis on remonte vers les aires.
La bonne réponse : « ». « » — le rapport des volumes recopié. « » — le rapport des longueurs, la valeur intermédiaire prise pour la réponse. « » — c'est , un raccourci sans fondement. Le chemin est toujours le même : volume → longueur → aire, jamais volume → aire directement.
Exercice 5
Deux cubes ont des arêtes dans le rapport . Quel est le rapport de leurs aires totales ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : C
Corrigé :
Le facteur des six faces est le même des deux côtés : il se simplifie.
La bonne réponse : « ». « » — le rapport des longueurs. « » — celui des volumes. « » — le nombre de faces glissé dans le rapport, alors qu'il apparaît identiquement des deux côtés et disparaît. Les constantes de formule — , , — se simplifient toujours dans un rapport ; seul l'exposant compte.
Exercice 6
Un rectangle voit sa longueur doubler et sa largeur tripler. Par combien son aire est-elle multipliée ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : A
Corrigé :
L'aire est un produit de deux longueurs.
Les deux facteurs se multiplient entre eux.
La bonne réponse : « ». « » — les deux facteurs additionnés. « » — c'est : la règle du carré appliquée alors que les deux dimensions changent différemment ; ne vaut que si toutes les longueurs sont multipliées par le même . « » — un doublement de trop. C'est la nuance importante de la série : la règle suppose une figure agrandie de façon uniforme.
Exercice 7
L'aire d'un disque est multipliée par . Par combien son rayon est-il multiplié ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : C
Corrigé :
L'aire suit le carré du rapport.
La bonne réponse : « ». « » — le rapport des aires recopié ; il faudrait alors une aire multipliée par . « » — c'est : la montée au lieu de la descente. « » — l'inverse, comme si agrandir l'aire réduisait le rayon. Un contrôle de bon sens : le rayon doit grandir, mais moins vite que l'aire — donc entre et .
Exercice 8
Deux sphères ont des volumes dans le rapport . Quel est le rapport de leurs rayons ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : A
Corrigé :
Un volume suit le cube du rapport des longueurs.
Racine cubique : .
La bonne réponse : « ». « » — la racine carrée de au lieu de la cubique : c'est le piège central de la question. « » — le rapport des volumes recopié. « » — c'est le rapport des aires. La chaîne complète ici : rayons , aires , volumes .
Exercice 9
Toutes les longueurs d'une maquette sont de celles du bâtiment réel. Quel est le rapport des volumes ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : A
Corrigé :
Le rapport des longueurs.
La bonne réponse : « ». « » — le rapport des longueurs. « » — celui des aires, qui serait la bonne réponse pour une question sur la surface à peindre. « » — c'est : l'exposant traité comme un facteur. C'est la forme la plus concrète de la règle : une maquette au dixième pèse mille fois moins que l'original.
Exercice 10
L'aire totale d'un cube est multipliée par . Par combien son volume est-il multiplié ?
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Réponse : B
Corrigé :
Descente vers le rapport des longueurs.
Remontée vers les volumes.
La bonne réponse : « ». « » — le rapport des aires recopié. « » — le rapport des longueurs, la valeur intermédiaire. « » — c'est : le rapport des aires élevé au cube, comme si l'on pouvait sauter directement de l'aire au volume. Aire → longueur → volume, en deux temps, toujours.
Exercice 11
Toutes les arêtes d'un cube sont multipliées par . Par combien son volume est-il multiplié ?
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Réponse : 125
Corrigé :
Le rapport des longueurs.
Un volume suit le cube.
. Les pièges : (le facteur des aires) et ().
Exercice 12
Si le rayon d'un cercle est multiplié par , son aire est multipliée par .
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Réponse : Faux
Corrigé :
L'aire suit le carré du rayon.
Le facteur des aires.
Faux. L'aire est multipliée par . Le vient de : l'exposant traité comme un facteur.
Exercice 13
Le volume d'un cube est multiplié par . Par combien son arête est-elle multipliée ?
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Réponse : 10
Corrigé :
Le volume suit le cube de l'arête.
La racine cubique.
. Le piège : , une racine carrée là où il faut une racine cubique.