Dix questions au format de l'examen. Lancez le chrono : dix minutes pour la série, soit 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 « Le réflexe solide » et à l'unité « On résout ensemble » avant de continuer.
À ce niveau, chaque question en combine deux : un patron puis Pythagore, une figure plane cachée dans le solide, une contrainte d'entiers sur des dimensions, une hypothèse à vérifier après le calcul. Avant de calculer, nommez les deux étapes ; après, vérifiez que le résultat respecte l'énoncé.
Exercices
Exercice 1
Un cube d'arête est placé dans un cylindre de même hauteur , et ses quatre arêtes verticales touchent la paroi du cylindre. Quel est le volume du cylindre ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : D
Corrigé :
une base du cube est un carré inscrit dans le disque : sa diagonale est un diamètre
Pythagore, puis le carré du rayon
La bonne réponse : « ». « » prend pour le rayon : c'est le cylindre placé dans le cube. « » prend l'arête pour le rayon. « » prend la diagonale pour le rayon au lieu du diamètre.
Exercice 2
Les côtés de l'angle droit d'un triangle rectangle mesurent et . En tournant autour du côté de , le triangle engendre un cône ; en tournant autour du côté de , il en engendre un autre. Quelle est la différence entre les volumes de ces deux cônes ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : A
Corrigé :
autour du côté de : l'autre côté devient le rayon
autour du côté de
La bonne réponse : « ». « » oublie le tiers des deux cônes : . « » croit qu'un même triangle engendre toujours le même volume : le côté qui devient le rayon compte au carré. « » additionne les deux volumes au lieu de les soustraire.
Exercice 3
Un prisme droit a pour base un hexagone régulier de côté , et sa hauteur est . Quel est son volume ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : B
Corrigé :
l'hexagone régulier se découpe en six triangles équilatéraux de côté
l'aire de la base fois la hauteur
La bonne réponse : « ». « » multiplie le périmètre de la base, , par la hauteur : c'est l'aire latérale. « » prend le tiers, comme pour une pyramide. « » ne découpe l'hexagone qu'en trois triangles équilatéraux.
Exercice 4
Dans un cube d'arête , on coupe le coin d'un sommet par le plan qui passe par les trois sommets voisins de ce sommet. Quel est le volume du solide qui reste ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : C
Corrigé :
le coin est une pyramide : sa base est la moitié d'une face
sa hauteur est l'arête qui lui reste
La bonne réponse : « ». « » est le volume du coin coupé, pas celui qui reste. « » prend une face entière pour base du coin : retiré. « » oublie le tiers : il retire un demi-cube, un prisme.
Exercice 5
On enroule un secteur de disque de rayon et d'angle pour former la surface latérale d'un cône : le rayon du secteur devient la génératrice du cône. Quelle est la hauteur du cône ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : B
Corrigé :
l'arc du secteur devient le tour de la base
le rayon de la base
Pythagore : la génératrice est l'hypoténuse
La bonne réponse : « ». « » s'arrête au rayon de la base. « » ajoute les carrés, comme si la génératrice était un côté de l'angle droit. « » soustrait les longueurs, , au lieu de leurs carrés.
Exercice 6
Une fourmi marche sur la surface d'un cube d'arête , d'un sommet jusqu'au sommet opposé, l'autre extrémité de la diagonale du cube qui part du premier. Quelle est la longueur du plus court chemin possible ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : C
Corrigé :
on déplie deux faces voisines : elles forment un rectangle, et le départ et l'arrivée en sont deux coins opposés
la diagonale de ce rectangle
La bonne réponse : « ». « » traverse l'intérieur du cube : la fourmi reste sur la surface. « » longe trois arêtes. « » suit une diagonale de face puis une arête : ce chemin brisé est plus long que la ligne droite du patron.
Exercice 7
Les arêtes d'un pavé droit mesurent des nombres entiers, et la somme des longueurs de ses arêtes vaut . Quel est le plus grand volume possible de ce pavé ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : A
Corrigé :
chaque dimension porte quatre arêtes
à somme fixée, le produit est le plus grand quand les trois nombres sont égaux
deux autres essais, plus petits
La bonne réponse : « ». « » prend pour la somme des trois dimensions : . « » divise par deux au lieu de quatre : . « » exige trois dimensions différentes, ce que l'énoncé ne demande pas.
Exercice 8
Un cube d'arête , où est un entier plus grand que , est peint sur toutes ses faces, puis découpé en petits cubes d'arête . Il y a autant de petits cubes qui ont exactement une face peinte que de petits cubes qui n'en ont aucune. Combien vaut ?
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : C
Corrigé :
une seule face peinte : le carré intérieur de chacune des six faces
aucune face peinte : le cube intérieur
on divise par , non nul
La bonne réponse : « ». « » oublie de retirer les bords : . « » ne compte qu'une face du cube : . « » n'ôte qu'une couche : .
Exercice 9
Un aquarium en forme de pavé a un fond de sur , et l'eau y monte jusqu'à . On pose au fond un cube d'arête . Quel est alors le niveau de l'eau, mesuré depuis le fond ? L'aquarium est assez haut pour que rien ne déborde.
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : B
Corrigé :
le volume d'eau, qui ne change pas
si le cube dépasse de l'eau, l'eau n'occupe que le fond autour de lui
le cube dépasse bien : l'hypothèse tient
La bonne réponse : « ». « » ajoute tout le volume du cube, , comme s'il était sous l'eau : or , le cube dépasse. « » ajoute l'arête du cube à la hauteur de l'eau. « » ne compte que la partie du cube sous l'ancien niveau, : l'eau qui monte en recouvre davantage.
Exercice 10
Combien de pavés droits différents ont des arêtes de longueurs entières et un volume de ? Deux pavés qui ne diffèrent que par l'ordre de leurs trois dimensions comptent pour un seul.
Voir la réponse et le corrigé
Réponse : B
Corrigé :
une dimension vaut
la plus petite dimension vaut ; elle ne peut pas valoir , car
La bonne réponse : « ». « » compte les diviseurs de , pas les pavés. « » n'admet que trois dimensions différentes et oublie et . « » compte chaque ordre des dimensions comme un pavé différent.