Brevet 2020 de maths (métropole, Antilles-Guyane) : sujet et corrigé
Sujet de maths prévu pour le brevet 2020 (jamais passé, Covid-19), métropole et Antilles-Guyane : QCM, programme de calcul, portique, tarifs et Scratch.
- Durée
- 2 heures
- Calculatrice
- autorisée
- Sujet officiel
Cherche chaque question avant d’ouvrir son corrigé. L’énoncé est le sujet officiel ressaisi ; les corrigés sont rédigés par Brevet-Maths.
Ancien format, sujet jamais passé (session 2020). Les épreuves du brevet 2020 ont été supprimées en raison de l’épidémie de Covid-19 (décret n° 2020-640 du 27 mai 2020) : ce sujet officiel, préparé pour juin 2020, n’a pas été donné aux candidats. Épreuve de 2 heures sur 100 points, calculatrice autorisée, sans partie « automatismes ». Ses exercices restent un bon entraînement pour la partie 2 du brevet 2027 (raisonnement et résolution de problèmes, avec calculatrice).
Les annexes (exercice 4, questions 1 et 4) sont à rendre avec la copie : elles sont reprises ici dans les questions concernées.
Indications portant sur l’ensemble du sujet. Toutes les réponses doivent être justifiées, sauf si une indication contraire est donnée. Pour chaque question, si le travail n’est pas terminé, laisser tout de même une trace de la recherche ; elle sera prise en compte dans la notation.
Exercice 1 : QCM, médiane, probabilité, nombres premiers, boule et homothétie (20 points)
Cet exercice est un questionnaire à choix multiples (QCM). Pour chaque question, une seule des trois réponses proposées est exacte.
Sur la copie, indiquer le numéro de la question et recopier, sans justifier, la réponse choisie.
1. On donne la série de nombres suivante : ; ; ; ; ; ; .
La médiane est …
| Réponse A | Réponse B | Réponse C |
|---|---|---|
Corrigé
On range les sept valeurs dans l’ordre croissant :
La série compte valeurs, un nombre impair : la médiane est la valeur du milieu, la puissance, qui laisse trois valeurs de chaque côté. La médiane est .
Réponse A. Piège : sans ranger la série, la valeur du milieu de la liste donnée serait , la réponse C.
2. Un sac opaque contient billes bleues, rouges, vertes et jaunes. Les billes sont indiscernables au toucher et on tire une bille au hasard dans ce sac.
La probabilité que cette bille soit jaune est …
| Réponse A | Réponse B | Réponse C |
|---|---|---|
| fraction |
Corrigé
Le sac contient billes, qui ont toutes la même chance d’être tirées. d’entre elles sont jaunes :
fractionRéponse B. (Une probabilité est toujours comprise entre et : la réponse A, , est le nombre de billes jaunes.)
3. La décomposition en facteurs premiers de est …
| Réponse A | Réponse B | Réponse C |
|---|---|---|
| fois | fois | fois |
Corrigé
foisest premier : il n’est divisible ni par , ni par , ni par , ni par (et fois dépasse déjà ).
Réponse C. La réponse A donne bien , mais fois n’est pas premier ; la réponse B vaut fois.
4. La formule qui permet de calculer le volume d’une boule de rayon est …
| Réponse A | Réponse B | Réponse C |
|---|---|---|
| pi | pi au carré | fraction pi au cube |
Corrigé
Le volume d’une boule de rayon est fraction pi au cube.
Réponse C. Un volume s’obtient avec un rayon au cube : pi est le périmètre d’un cercle de rayon , pi au carré l’aire d’un disque.
5. Une homothétie de centre et de rapport est une transformation qui …
| Réponse A | Réponse B | Réponse C |
|---|---|---|
| agrandit les longueurs. | réduit les longueurs. | conserve les longueurs. |
Corrigé
Une homothétie de rapport multiplie les longueurs par la distance à zéro de . Ici, les longueurs sont multipliées par : elles sont agrandies. Le signe indique seulement que l’image est de l’autre côté du centre .
Réponse A.
Exercice 2 : programme de calcul et calcul littéral (20 points)
On considère le programme de calcul suivant :
- Choisir un nombre.
- Ajouter à ce nombre.
- Soustraire au nombre choisi au départ.
- Multiplier les deux résultats précédents.
- Ajouter .
1. Montrer que si le nombre choisi au départ est , alors le résultat obtenu est .
Corrigé
foisOn obtient bien .
2. Quel est le résultat obtenu avec ce programme si le nombre choisi au départ est ?
Corrigé
foisAvec au départ, on obtient . Le produit de deux nombres négatifs est positif.
3. Un élève s’aperçoit qu’en calculant le double de et en ajoutant , il obtient , le même résultat que celui qu’il a obtenu à la question 1. Il pense alors que le programme de calcul revient à calculer le double du nombre de départ et à ajouter .
A-t-il raison ?
Corrigé
Non. Un seul contre-exemple suffit : avec au départ, le programme donne (question 2), alors que le double de augmenté de vaut :
foisdifférent : le programme ne revient pas à calculer le double du nombre de départ et à ajouter . L’égalité constatée avec est une coïncidence (elle a lieu aussi avec , mais pas avec les autres nombres).
4. Si désigne le nombre choisi au départ, montrer que le résultat du programme de calcul est au carré.
Corrigé
Les deux premiers résultats sont et . On les multiplie, puis on ajoute :
On développe le produit avec l’identité remarquable au carré (ou avec la double distributivité) :
au carréLe résultat du programme est bien au carré.
5. Quel(s) nombre(s) doit-on choisir au départ du programme de calcul pour obtenir comme résultat ?
Corrigé
D’après la question 4, on résout :
au carré doncLes nombres dont le carré vaut sont et . Il faut choisir ou au départ.
Vérification : fois et fois.
Exercice 3 : portique de balançoires, Pythagore, Thalès, coût et trigonométrie (23 points)
Une entreprise fabrique des portiques pour installer des balançoires sur des aires de jeux.
Document 1. Croquis d’un portique
- est un triangle isocèle en .
- est le milieu de .
- est parallèle à .
Légende : trait plein épais, poutres en bois de diamètre mm ; pointillés épais, barres de maintien latérales en bois.
Document 2. Coût du matériel
Poutres en bois de diamètre mm :
- Longueur m : € l’unité ;
- Longueur m : € l’unité ;
- Longueur m : € l’unité.
Barres de maintien latérales en bois :
- Longueur m : € l’unité ;
- Longueur m : € l’unité ;
- Longueur m : € l’unité.
Ensemble des fixations nécessaires pour un portique : €.
Ensemble de deux balançoires pour un portique : €.
(Le document 2 montre aussi un dessin du portique monté, avec ses deux balançoires.)
1. Déterminer la hauteur du portique, arrondie au cm près.
Corrigé
est le milieu de , donc fraction cm. Le triangle est isocèle en , donc cm.
Dans un triangle isocèle, la médiane issue du sommet principal est aussi la hauteur : la droite est perpendiculaire à (l’angle droit est d’ailleurs codé en ). Le triangle est donc rectangle en , d’hypoténuse . D’après le théorème de Pythagore :
au carré doncracine carrée environLa hauteur du portique est d’environ cm, arrondie au cm près.
2. Les barres de maintien doivent être fixées à cm du sommet ( cm).
Montrer que la longueur de chaque barre de maintien est d’environ cm.
Corrigé
Les points , , d’une part et , , d’autre part sont alignés, et est parallèle à . D’après le théorème de Thalès dans les triangles et :
fractionAvec cm, cm et cm :
fraction donc fois environChaque barre de maintien mesure bien environ cm.
3. Montrer que le coût minimal d’un tel portique équipé de balançoires s’élève à €.
Corrigé
On fait la liste du bois nécessaire, puis on choisit pour chaque pièce la longueur la moins chère qui suffit.
Les poutres. Il faut montants de cm (deux par côté) et une poutre horizontale de cm.
- Pour un montant de cm, une poutre de m est trop courte : on prend une poutre de m, à €. Soit fois €.
- Pour la poutre de cm, il faut une poutre de m, à €.
Les barres de maintien. Il en faut deux, une sur chaque montant en A (vue d’ensemble), d’environ cm chacune, soit environ cm en tout.
- Deux barres de m coûteraient fois €.
- Une seule barre de m, coupée en deux morceaux de cm ( cm inférieur cm), coûte €. C’est moins cher. (Une barre de m ne suffit pas pour les deux.)
Le total, avec les fixations ( €) et les balançoires ( €) :
Le coût minimal du portique équipé de balançoires est bien de €. Piège : avec deux barres de m, on trouverait €, qui n’est pas le coût minimal.
4. L’entreprise veut vendre ce portique équipé pourcent plus cher que son coût minimal.
Déterminer ce prix de vente arrondi au centime près.
Corrigé
Augmenter de pourcent, c’est multiplier par fraction :
foisLe prix de vente est de €, arrondi au centime près.
5. Pour des raisons de sécurité, l’angle angle doit être compris entre et .
Ce portique respecte-t-il cette condition ?
Corrigé
Dans le triangle isocèle , la hauteur est aussi l’axe de symétrie : elle partage l’angle angle en deux angles égaux, angle et angle. Donc angle fois.
Dans le triangle , rectangle en , on connaît le côté opposé à l’angle angle, cm, et l’hypoténuse, cm :
sinus angle fractionLa calculatrice (touche sinus puissance négative) donne angle environ, donc :
angle fois environest bien compris entre et : le portique respecte la condition de sécurité.
On peut aussi utiliser le cosinus, cosinus angle fraction environ, qui donne le même angle.
Exercice 4 : tarifs d’activités, tableur et fonctions (23 points)
Une association propose diverses activités pour occuper les enfants pendant les vacances scolaires.
Plusieurs tarifs sont proposés :
- Tarif A : € par demi-journée.
- Tarif B : une adhésion de € donnant droit à un tarif préférentiel de € par demi-journée.
Un fichier sur tableur a été préparé pour calculer le coût à payer en fonction du nombre de demi-journées d’activités pour chacun des tarifs proposés :
| A | B | C | D | E | F | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Nombre de demi-journées | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 2 | Tarif A | 8 | 16 | |||
| 3 | Tarif B | 35 | 40 |
Les questions 1, 2, 4 et 5 ne nécessitent pas de justification.
1. Compléter ce tableau sur l’annexe 1 (à rendre avec la copie).
Corrigé
Tarif A : € par demi-journée, donc fois, fois et fois.
Tarif B : € d’adhésion plus € par demi-journée, donc fois, fois et fois.
| A | B | C | D | E | F | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Nombre de demi-journées | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 2 | Tarif A | 8 | 16 | 24 | 32 | 40 |
| 3 | Tarif B | 35 | 40 | 45 | 50 | 55 |
2. Retrouver parmi les réponses suivantes la formule qui a été saisie dans la cellule B3 avant de l’étirer vers la droite :
| Réponse A | Réponse B | Réponse C | Réponse D | Réponse E |
|---|---|---|---|---|
=8*B1 |
=30*B1+5 |
=5*B1+30*B1 |
=30+5*B1 |
=35 |
Corrigé
Réponse D : =30+5*B1.
Le tarif B vaut € plus € fois le nombre de demi-journées, écrit dans la cellule B1. En étirant vers la droite, B1 devient C1, D1… : la formule s’adapte à chaque colonne. La formule A donne le tarif A ; les formules B et C font payer l’adhésion à chaque demi-journée ; la formule E, =35, donnerait dans toutes les colonnes.
3. On considère les fonctions et qui donnent les tarifs à payer en fonction du nombre de demi-journées d’activités.
- Tarif A :
- Tarif B :
Parmi ces fonctions, quelle est celle qui traduit une situation de proportionnalité ?
Corrigé
C’est la fonction . Elle est de la forme avec : c’est une fonction linéaire, et le prix est proportionnel au nombre de demi-journées (coefficient de proportionnalité ).
La fonction n’est pas linéaire, à cause de l’adhésion de €. Par exemple, demi-journées coûtent €, et non le double de €.
4. Sur le graphique de l’annexe 2 (à rendre avec la copie), on a représenté la fonction .
Représenter sur ce même graphique la fonction .
Corrigé
est une fonction linéaire : sa représentation graphique est une droite qui passe par l’origine. Il suffit d’un second point, par exemple fois, donc le point . On peut contrôler avec : la droite arrive au coin en haut à droite du quadrillage.
5. Déterminer le nombre de demi-journées d’activités pour lequel le tarif A est égal au tarif B.
Corrigé
Les deux droites se coupent au point : les deux tarifs sont égaux pour demi-journées (ils valent alors €).
Par le calcul : donne , soit . Vérification : fois et fois.
6. Avec un budget de €, déterminer le nombre maximal de demi-journées auxquelles on peut participer. Décrire la méthode choisie.
Corrigé
On cherche, pour chaque tarif, le plus grand nombre de demi-journées dont le prix ne dépasse pas €.
- Tarif A : . On ne peut payer que des demi-journées entières : demi-journées coûtent fois €, et demi-journées coûteraient €, trop cher. Au plus demi-journées.
- Tarif B : il reste € après l’adhésion, et . Donc demi-journées, pour fois € exactement.
On peut aussi lire le graphique : la droite atteint € pour demi-journées, et dépasse € entre et demi-journées.
Avec €, on peut participer au maximum à demi-journées, en choisissant le tarif B.
Exercice 5 : éolienne, angles et Scratch (14 points)
On cherche à dessiner une éolienne avec le logiciel Scratch ; elle est formée de pales qui tournent autour d’un axe central.
(Le sujet montre aussi la photo d’une éolienne, à côté de ce modèle.)
1. La figure ci-dessous représente une pale de l’éolienne.
- est un triangle isocèle en .
- est le milieu de .
- est perpendiculaire à .
- angle.
Le script « pale » ci-dessous permet de tracer une pale de l’éolienne (↻ : tourner vers la droite ; ↺ : tourner vers la gauche).
1 définir pale
2 stylo en position d'écriture
3 avancer de (30)
4 tourner ↻ de (90) degrés
5 avancer de (13)
6 tourner ↺ de (95) degrés
7 avancer de (150)
8 tourner ↺ de ( ) degrés
9 avancer de (150)
10 tourner ↺ de (95) degrés
11 avancer de (13)
12 tourner ↻ de (90) degrés
13 avancer de (30)
14 tourner ↻ de (180) degrés
15 relever le stylo1. a. Montrer que l’angle angle.
Corrigé
Le triangle est isocèle en : ses angles à la base, en et en , sont égaux. Donc angle.
La somme des angles d’un triangle vaut :
angle1. b. Le script « pale » permet de tracer une pale de l’éolienne avec le logiciel Scratch. Pourquoi la valeur indiquée dans le bloc de la ligne n° 6 est-elle ?
Corrigé
Le lutin part de , orienté vers . Ligne 3, il trace ; ligne 4, il tourne de vers la droite et se dirige vers ; ligne 5, il trace . Arrivé en , il est orienté dans le prolongement de , au-delà de .
Pour partir vers , il doit tourner de l’angle entre ce prolongement et . Cet angle et l’angle angle forment un angle plat :
C’est pourquoi le lutin tourne de (vers la gauche) à la ligne 6 : on tourne toujours de l’angle extérieur, pas de l’angle intérieur de la figure.
1. c. Dans ce même script « pale », par quelle valeur doit-on compléter le bloc situé à la ligne n° 8 ? Recopier cette valeur sur votre copie.
Corrigé
En , le lutin arrive dans la direction de vers et doit repartir vers . Comme à la question précédente, il tourne de l’angle extérieur, avec angle (question 1. a.) :
Il faut écrire à la ligne 8.
La suite du script termine la pale : ligne 10, le lutin tourne en de ; lignes 11 à 13, il revient en puis en ; ligne 14, il fait demi-tour. Au total, il a tourné de vers la gauche et de vers la droite : il revient en dans sa direction de départ.
Remarque : les longueurs du sujet sont arrondies. Avec et angle, le triangle , rectangle en (car est sur la droite , perpendiculaire à ), donne fraction cosinus environ, et non . L’écart est invisible sur le dessin.
2. Le script « eolienne » ci-dessous permet de tracer l’éolienne avec le logiciel Scratch.
définir eolienne
aller à x: (0) y: (0)
répéter ( ) fois
pale
tourner ↻ de (120) degrésPar quelle valeur doit-on compléter la boucle « répéter » ? Recopier cette valeur sur votre copie.
Corrigé
Il faut écrire .
L’éolienne a pales : la boucle doit tracer une pale à chaque passage. Après chaque pale, le lutin est revenu au centre, dans sa direction de départ (question 1. c.), et tourne de ; en trois tours, il fait fois, un tour complet, et les trois pales sont régulièrement réparties.
Sujet officiel
20GENMATMEAG1 · session 2020Énoncé © ministère de l’Éducation nationale, ressaisi. Corrigé : Brevet-Maths.