Annale corrigée

Sujet CRPE 2023 Maths G3 : énoncé et corrigé

Session 2023MathématiquesÉpreuves bac+53 heures

Épreuve écrite disciplinaire de mathématiques — sujet officiel CRPE 2023 Maths G3 en accès libre : énoncé complet (5 exercices, 3 heures) et corrigé détaillé.

Sujet blanc — conditions du concours · Concoursia

Concours de recrutement de professeurs des écoles

Session 2023 · Groupement 3

Épreuve écrite disciplinaire de mathématiques

Durée : 3 heures

Consignes

  • Le sujet se compose de 5 exercices indépendants. Vérifiez qu'il est complet.
  • L'usage de la calculatrice est autorisé dans les conditions relevant de la circulaire du 17 juin 2021.
  • L'usage de tout ouvrage de référence, de tout document et de tout autre matériel électronique est interdit.
  • Rédigez vos réponses sur votre copie, et non sur le sujet.
  • Si vous repérez ce qui vous semble être une erreur d'énoncé, signalez-le sur votre copie et poursuivez votre composition.
  • Toute note inférieure ou égale à 5/20 est éliminatoire.

L'épreuve est notée sur 40 points, note ramenée sur 20.

Consignes générales

Ce sujet est composé de cinq exercices indépendants.

Exercice 1

6 points

1. L'entier 4 216 est-il un multiple de 17 ? Justifier.

2. Guillaume veut revoir sa leçon en prenant son petit déjeuner. Malheureusement, il a renversé son chocolat sur sa feuille. Le chiffre des unités et la justification de l'exemple du maître sont illisibles...
« 2 29_ est divisible par 3 car ... »
a. Rappeler le critère de divisibilité par 3.
b. Donner toutes les valeurs possibles du chiffre des unités, caché par la tache située à gauche.

3. On admet qu'un nombre entier nn est divisible par 7 si et seulement si la différence entre son nombre de dizaines et le double de son chiffre des unités est un multiple de 7, positif ou négatif.
Par exemple, 294 est divisible par 7 car 294×2=2129 - 4 \times 2 = 21, et 21 est divisible par 7.
a. En détaillant les étapes, vérifier que 413 est bien divisible par 7 en utilisant le critère indiqué ci-dessus.
b. Le nombre 5 292 est-il divisible par 7 ? Répondre en appliquant, plusieurs fois si nécessaire, le critère précédent.
c. Pour déterminer si 1 138 984 est divisible par 7, on utilise le critère précédent à l'aide d'un tableur. On rappelle que la fonction ENT renvoie la partie entière d'un nombre.
Dans la cellule B1 on a saisi la formule : =ENT(A1/10).
Feuille de calcul : colonnes A à D, A1=1138984, formule ENT(A1/10) en B1, ligne 5 avec D5=7.

Observer la feuille de calcul (où A1=1138984, B1=113898, C1=4, D1=113890) puis indiquer des formules ayant pu être saisies dans les cellules C1 et D1 qui, étirées vers le bas de la feuille de calcul, permettent d'obtenir directement les étapes de l'algorithme.
d. Le nombre 1 138 984 est-il divisible par 7 ? Justifier en interprétant les résultats fournis par la feuille de calcul (la ligne 5 donne A5=112, B5=11, C5=2, D5=7).

Exercice 2

10 points

1. Nadia se prépare pour le cross organisé par son école dont le parcours, ABIFCDE, est représenté ci-contre.

Parcours de cross ABIFCDE : triangle ABC rectangle en A, points F sur [AC], I sur [BC], parallélismes (AB)//(FI)//(DE).

Les droites (AE) et (BD) se coupent en C.
F \in [AC] et I \in [BC].
Les droites (AB), (FI) et (DE) sont parallèles.
ABC est un triangle rectangle en A.
AB=300AB = 300 m ; AC=400AC = 400 m ; CD=1250CD = 1250 m et IC=350IC = 350 m.

a. Déterminer la longueur BC.
b. Déterminer les longueurs IF et CF.
c. Déterminer la longueur ED.
d. Calculer la longueur du parcours ABIFCDE.

2. Quentin, un adolescent de 16 ans, fait du vélo. On a représenté ci-dessous la distance parcourue en fonction de la durée de parcours lors de sa dernière sortie.

Graphique distance (km) en fonction du temps (h) : courbe en segments reliant (0;0), (1;20), (2;35), (3;65), (4;80), (4,5;95).

a. La durée du parcours en heure est-elle proportionnelle à la distance parcourue en kilomètre ? Justifier.
Les réponses aux questions suivantes seront données avec la précision permise par le graphique.
b. Quelle distance a parcouru Quentin en 1 h ?
c. Déterminer la vitesse moyenne de Quentin durant la première heure, en mètre par seconde, avec un arrondi au centième.
d. Quelle distance a parcouru Quentin en 1 h 45 ?
e. Estimer la vitesse de Quentin durant la troisième heure de son parcours, en kilomètre par heure.
f. Peut-on affirmer que sa vitesse moyenne lors de la troisième heure est supérieure de plus de 40 % à sa vitesse moyenne lors de la première heure ? Justifier.
g. Quelle est la vitesse moyenne de Quentin lors de cette sortie, en kilomètre par heure, avec un arrondi au centième ?

Exercice 3

8 points

Un enseignant de CM2 souhaite créer avec ses élèves des décorations pour la salle de classe.

1. Un premier groupe fabriquera une guirlande constituée d'un motif proposé par l'enseignant dans le script ci-dessous.

Script Scratch : cacher, effacer tout, stylo en bas, répéter 4 fois avancer de 100 pas et tourner sens horaire de 90 degrés ; figure carré incliné (direction 45°).

En voyant apparaître la figure :
Pierre dit : « c'est un losange ».
Ana dit : « ce n'est pas un rectangle ».
Karim dit : « c'est un quadrilatère ».
Lucie dit : « c'est un carré ».
En utilisant le script et les propriétés des quadrilatères, dire si chaque affirmation est vraie ou fausse en justifiant.

2. Un second groupe fabriquera des étoiles. L'enseignant leur a montré comment dessiner une étoile à cinq branches sur GeoGebra en utilisant un pentagone :

Pentagone régulier AB CJE inscrit dans un cercle, avec l'étoile à cinq branches tracée à partir de ses sommets.

Pour pouvoir construire des pentagones avec la règle et le compas, il propose le programme de construction ci-dessous.

Construction au compas : segment [RS], cercle de diamètre [RS], points O, L, I, D et longueur LD pour le côté du pentagone régulier.

Tracer un segment [RS]. Placer le point O au milieu du segment [RS].
Tracer le cercle de diamètre [RS]. Soit L un point de ce cercle tel que (OL) ⊥ (RS).
Placer le point I au milieu du segment [OS]. Le cercle de centre I et de rayon IL coupe le segment [RO] en D.
LD est la longueur des côtés du pentagone régulier inscrit dans le cercle de diamètre [RS]. Placer les 5 sommets du pentagone sur le cercle. Construire le pentagone.

La longueur des côtés du pentagone obtenu est proportionnelle à la longueur du segment [RS] choisi au départ. En choisissant un segment [RS] de longueur 4 cm, on obtient un pentagone dont les côtés mesurent 1025\sqrt{10-2\sqrt{5}} cm.

a. Montrer que pour obtenir un pentagone dont les côtés mesurent 7 cm, il faut commencer par construire un segment [RS] mesurant environ 11,9 cm.
b. En utilisant le programme de construction précédent, construire un pentagone régulier LMNPQ dont les côtés mesurent 7 cm.

Puis, il leur montre l'étoile à cinq branches ci-dessous, obtenue en utilisant le logiciel Scratch :

Script Scratch lignes 7 à 11 : répéter A fois, avancer de 80 pas, tourner sens antihoraire de B degrés, avancer de 80 pas, tourner sens horaire de 72 degrés.

c. Recopier et compléter les lignes 7 et 9 du script utilisé pour construire l'étoile. On rappelle que lorsque le lutin est orienté à 90°, cela signifie qu'il va se déplacer vers la droite.
d. Quel est le périmètre, en pas, de cette étoile ?
e. L'enseignant souhaite doubler le périmètre de son étoile. Recopier les quatre lignes à l'intérieur du bloc « répéter », lignes 8 à 11, en apportant les modifications nécessaires pour obtenir cette nouvelle étoile.

Exercice 4

6 points

Dans une classe de Grande Section, l'enseignant propose un jeu où il s'agit d'être le premier à avoir exactement 15 jetons. Chaque élève lance deux dés à 6 faces numérotées de 1 à 6.

  • Si les deux dés indiquent le même nombre, l'élève prend autant de jetons que l'indique l'un des deux dés.
  • Sinon, il prend autant de jetons que le plus grand des deux nombres ou le double du plus petit.
  • Un élève a la possibilité de passer son tour (il ne prend aucun jeton).

1. Un élève lance un 3 et un 2. Combien de jetons peut-il prendre ? Donner tous les cas possibles.
2. Dresser la liste des tirages permettant d'obtenir 3 jetons.
3. Un élève lance les deux dés.
a. Montrer que la probabilité de l'événement « les nombres obtenus sont un 3 et un 2 » est de 118\frac{1}{18}.
b. Quelle est la probabilité de l'événement « au moins un des nombres obtenus est 3 » ?
c. Quelle est la probabilité de l'événement « les nombres obtenus permettent de prendre 4 jetons » ?
4. Après un nouveau lancer, un élève a pris 3 jetons. Au lancer suivant, la probabilité qu'il prenne de nouveau 3 jetons augmente-t-elle, reste-t-elle identique ou diminue-t-elle par rapport au tirage précédent ? Justifier.
5. En fin de partie, un élève possède 12 jetons. Lors de son lancer, il obtient un 1 et un 4. Pourquoi est-il préférable pour lui de passer son tour ?

Exercice 5

10 points

Pour chaque affirmation, indiquer si elle est vraie ou fausse. Justifier.

Affirmation 1 : « 257 est un nombre décimal. »

Affirmation 2 : « 738\frac{7}{3} - 8 est un nombre rationnel. »

Affirmation 3 : « La somme de trois nombres entiers consécutifs est toujours un multiple de 3. »

Affirmation 4 : « L'équation (x+1)(x2)=(x3)(x+4)(x+1)(x-2) = (x-3)(x+4) admet un nombre entier comme solution. »

Affirmation 5 : « Augmenter une quantité de 15% puis de 10% revient à l'augmenter de son quart. »

Affirmation 6 : « Un quadrilatère ayant un angle droit est un rectangle. »

Affirmation 7 : « Un triangle rectangle peut être équilatéral. »

Affirmation 8 : « Par la fonction ff définie par f(x)=3x+1f(x)=-3x+1, l'antécédent de 4 est 11-11. »

Affirmation 9 : « Le triangle ABC, schématisé ci-dessous, est rectangle. »

Triangle ABC schématique : AB = 35 cm, BC = 12 cm, AC = 39 cm.

Affirmation 10 : « Si on multiplie par 3 les longueurs des côtés d'un rectangle, alors son aire est également multipliée par 3. »

Corrigé

Corrigé

Exercice 1

6 points

1. Pour savoir si 4 216 est un multiple de 17, on effectue la division euclidienne de 4 216 par 17 : 4216=17×248+04216 = 17 \times 248 + 0. Le reste étant nul, 4 216 est bien un multiple de 17.

2. a. Un nombre entier est divisible par 3 si et seulement si la somme de ses chiffres est un multiple de 3.
b. Soit xx le chiffre des unités manquant (avec x{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}x \in \{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9\}). La somme des chiffres de 229x229x est 2+2+9+x=13+x2 + 2 + 9 + x = 13 + x.
Pour que le nombre soit divisible par 3, 13+x13 + x doit être un multiple de 3. Les multiples de 3 supérieurs ou égaux à 13 sont 15, 18, 21...

  • Si 13+x=1513 + x = 15, alors x=2x = 2.
  • Si 13+x=1813 + x = 18, alors x=5x = 5.
  • Si 13+x=2113 + x = 21, alors x=8x = 8.
    Les valeurs possibles pour le chiffre des unités sont donc 2, 5 et 8.

3. a. Pour le nombre 413 : le nombre de dizaines est 41 et le chiffre des unités est 3. On calcule 412×3=416=3541 - 2 \times 3 = 41 - 6 = 35. Puisque 35 est un multiple de 7 (7×57 \times 5), alors 413 est divisible par 7.
b. Pour le nombre 5 292 : on calcule 5292×2=525529 - 2 \times 2 = 525.
On réitère le processus avec 525 : le nombre de dizaines est 52, le chiffre des unités est 5. On calcule 522×5=5210=4252 - 2 \times 5 = 52 - 10 = 42.
Puisque 42 est un multiple de 7 (7×67 \times 6), alors 5 292 est divisible par 7.
c. La colonne C correspond au chiffre des unités du nombre de la colonne A. Une formule possible pour C1 est =A1-B1*10 (ou =MOD(A1;10)).
La colonne D calcule la différence entre le nombre de dizaines (B1) et le double du chiffre des unités (C1). La formule en D1 est donc =B1-2*C1.
d. D'après la ligne 5 du tableur, l'application successive de l'algorithme aboutit au nombre 7 dans la colonne D. Puisque 7 est un multiple de 7, on en déduit que le nombre initial 1 138 984 est bien divisible par 7.

Démarche et points de vigilance

Cet exercice balaye les critères de divisibilité, du plus classique au plus original.

  • Q1 : sans critère connu pour 17, la division euclidienne s'impose ; concluez explicitement sur le reste nul.
  • Q2 : énoncez le critère par 3, puis examinez toutes les valeurs possibles du chiffre caché — il y en a trois (2, 5 et 8), en oublier une coûte des points.
  • Q3 : appliquez l'algorithme pas à pas et itérez tant que le résultat reste trop grand (5 292 donne 525, puis 42) ; s'arrêter à la première étape est le piège classique. Pour le tableur, distinguez nombre de dizaines (partie entière de n/10n/10, colonne B) et chiffre des unités (colonne C), avec des références relatives pour l'étirement. En 3.d, interprétez la dernière ligne : D5 vaut 7, multiple de 7, donc le nombre initial est divisible par 7.

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