2-b : La famille Dupont (non S)Au trente-septième étage d’une tour vivent vingt personnes réparties danshuit appartements disposés comme ci-contre :Les heureux élus qui ont vue à l’Est, sur le stade, sont, hélas deux foismoins nombreux que ceux dont la vue, au sud, donne sur l’usined’incinération, mais deux fois plus nombreux que ceux qui, au nord, fontface à la prison.Quant à ceux qui regardent à l’ouest, exactement le tiers de ceux qui fontface au sud, ils peuvent se distraire avec l’animation du centre commercial.Aucun appartement n’est vide ; en revanche, les Dupont, qui sont l’unique famille nombreuse de l’étage, se trouvent àl’étroit dans leur F4.Au fait, quel appartement habitent les Dupont et combien sont-ils ?2-c : On dérive, on dérive … (S)Combien de solutions réelles négatives l’équation4 3 2x − 5x − 4x − 7x+ 4 = 0 possède-t-elle ?On pourra étudier les variations d’une certaine fonction … et utiliser la calculatrice.2-d : La cigale et la fourmi (S)La Cigale, chantant tout l’été, part tous les matins dusommet A d’un cube (où elle habite) et se déplace d’unsommet à l’autre, en empruntant à chaque sommet, uneautre arête au hasard.Pour varier ses inspirations musicales, la Cigale ne repassejamais par une arête déjà empruntée (même dans le sensinverse), mais peut repasser par un sommet déjàemprunté.Partie I : Une courte promenade d’étéOn étudie le cheminement de la Cigale sur 4 sommetsconsécutifs.Une promenade est codée par la donnée dans l’ordre dessommets atteints : ABCD, ADCG, …1. Déterminer toutes les promenades possibles de la Cigale (on pourra s’aider d’un arbre).PromenadeCB F …D ------- ABCD…A…2. a. Quelle est la probabilité qu’elle finisse sa promenade chez elle en A ?…b. Quelle est la probabilité qu’elle finisse sa promenade chez sa voisine la Fourmi en G ?Partie II : « La Cigale, ayant chanté tout l’été, se trouva fort dépourvue quand la bise fut venue :Pas un seul petit morceau de mouche ou de vermisseau.Elle alla crier famine chez la fourmi sa voisine (en G),la priant de lui prêter quelque grain pour subsister jusqu’à la saison nouvelle … »La Cigale (qui part de A) n’a pas le sens de l’orientation et se déplace toujours au hasard sur les arêtes du cube commeen été, sans emprunter un chemin par lequel elle est déjà passée.Elle continue ainsi son chemin jusqu’à ce qu’elle arrive chez la Fourmi ou qu’elle se trouve bloquée …1. Lors de son excursion sur le cube, la Cigale peut-elle passer trois fois par un même sommet ?Première S 10 mars 2011<strong>Olympiades</strong> académiques de mathématiqueshttp://laroche.lycee.free.fr
2. Dans la suite de l’exercice, on suppose que la Cigale commence par se rendre en B. Déterminer alors tous les cheminspossibles de la Cigale.3. La Cigale a-t-elle plus de chance de se retrouver bloquée sans pouvoir avancer ou de trouver la maison de la Fourmien G ?4. La bise soufflant, il faut une heure à la Cigale pour parcourir une arête d’un sommet à l’autre. Elle est donc arrivée enB en 1 heure. Quelle est la probabilité qu’elle arrive chez sa voisine :a. en 4h exactement ?b. en 5h exactement ?c. en 6 heures ou plus ?d. sans repasser par un sommet déjà emprunté ?3. Besançonhttp://artic.ac-besancon.fr/mathematiques/<strong>Olympiades</strong>-1S/index.htm3-a : L’énigme du puzzle (S)Dans un carré de côté c, on construit un puzzle de quatre piècescomme tracé ci-dessus.On a donc c = a + b .On essaie alors d’assembler les quatre pièces en un rectanglecomme tracé ci-dessous.Le rectangle souhaité aura donc pour longueur L = 2a + b etpour largeur l = a .baPièce n°3bPièce n° 1a + baaPièce n° 4Pièce n° 1Pièce n°3Pièce n° 2aPièce n° 4Pièce n° 2aa + b1. a. Reproduire les deux dessins avec a = 5 cm et b = 3 cm .b. Le puzzle est-il exact (c’est-à-dire à l’aide des pièces du carré initial, assemble-t-on exactement un rectangle) ?Justifiez votre réponse.2. On suppose dans cette question que le puzzle est exact.a. Trouver une relation liant a et b. On pourra raisonner sur l’aire du rectangle à reconstituer.b. Déterminer quelle(s) valeur(s) peut alors prendre le quotient a b .Les mathématiciens ont montré qu’il n’existe pas de solution exacte au puzzle si on veut que les côtés soient tous des nombresentiers.3. On recherche donc des couples ( a,b ) d’entiers pour lesquels le puzzle est satisfaisant visuellement sans êtreparfaitement exact.Une solution ( a,b ) est dite « presque exacte » sia. Le puzzle réalisé en question 1.a. est-il presque exact ?2 2a − ab − b vaut 1 ou –1.b. Démontrer que si ( a,b ) est une solution presque exacte, alors ( a b,a )c. Trouver ainsi quelques solutions presque exactes.+ est aussi une solution presque exacte.Première S 11 mars 2011<strong>Olympiades</strong> académiques de mathématiqueshttp://laroche.lycee.free.fr