SÉRIE D’EXERCICES COMPLÈTE – MATHÉMATIQUES
Chapitre 16 : Géométrie dans l’Espace
Volumes & Agrandissement – Niveau 3AC
Objectif : Appliquer la formule \(V = \frac{1}{3} \times B \times h\).
SABCD est une pyramide à base rectangulaire. \(AB = 8 \text{ cm}\), \(BC = 5 \text{ cm}\) et la hauteur \(SO = 12 \text{ cm}\).
- Calculer l’aire de la base \(ABCD\).
- Calculer le volume de la pyramide.
Objectif : Calcul avec \(\pi\).
Un cône de révolution a pour hauteur \(h = 10 \text{ cm}\) et pour rayon de base \(r = 3 \text{ cm}\).
- Calculer l’aire de sa base (valeur exacte).
- Calculer son volume (valeur exacte en fonction de \(\pi\)).
- Donner une valeur arrondie du volume au \(\text{cm}^3\) près.
Objectif : Pythagore dans l’espace.
Un cône de révolution a un rayon \(r = 5 \text{ cm}\) et une hauteur \(h = 12 \text{ cm}\).
- Faire un schéma en coupe (triangle rectangle formé par la hauteur, le rayon et la génératrice).
- Calculer la longueur de la génératrice \(g\).
Objectif : Formules \(4\pi R^2\) et \(\frac{4}{3}\pi R^3\).
Une boule de pétanque a un rayon \(R = 3,6 \text{ cm}\).
- Calculer l’aire de la surface de la boule (la sphère).
- Calculer le volume de la boule. (Arrondir au dixième).
Objectif : Visualiser une coupe.
On coupe un cube d’arête 5 cm par un plan parallèle à une face.
- Quelle est la nature de la section obtenue ?
- Quelles sont ses dimensions ?
- Même question si on coupe un cylindre parallèlement à sa base.
Objectif : Calculer le coefficient \(k\).
Une grande pyramide \(SABCD\) a une hauteur \(SO = 15 \text{ cm}\).
On la coupe par un plan parallèle à la base à \(5 \text{ cm}\) du sommet \(S\) (donc \(SO’ = 5\)).
- Calculer le coefficient de réduction \(k = \frac{SO’}{SO}\).
- Si le côté de la base de la grande pyramide est 9 cm, quel est le côté de la base de la petite pyramide ?
Objectif : Utiliser \(k^2\).
Un architecte réalise la maquette d’une maison à l’échelle \(1/50\).
- Le coefficient de réduction est \(k = \dots\).
- Le salon de la vraie maison a une aire de \(25 \text{ m}^2\).
Convertir cette aire en \(\text{cm}^2\) (\(1 \text{ m}^2 = 10 \ 000 \text{ cm}^2\)). - Quelle est l’aire du salon sur la maquette ? (Attention, utiliser \(k^2\)).
Objectif : Utiliser \(k^3\).
Un flacon de parfum a un volume de \(100 \text{ mL}\). On crée une version « miniature » qui est une réduction de rapport \(k = 0,5\).
- Par combien le volume est-il multiplié ? (Calculer \(k^3\)).
- Quel est le volume du flacon miniature ?
- Si on voulait que la miniature fasse \(50 \text{ mL}\) (moitié du volume), quel coefficient \(k\) faudrait-il choisir ? (Approximation).
Objectif : Enchaîner volume et réduction.
Un verre a la forme d’un cône de révolution de hauteur 12 cm et de diamètre 8 cm.
- Calculer le volume total du verre (en \(\text{cm}^3\) puis en cL).
- On remplit le verre jusqu’à mi-hauteur.
Quel est le coefficient de réduction du liquide par rapport au verre entier ? - Sans recalculer le rayon, déterminer le volume de liquide. (Est-ce la moitié du volume total ?).
Objectif : Comparaison de volumes.
On place une boule de rayon \(R\) dans un cylindre de même rayon \(R\) et de hauteur \(2R\) (la boule touche les bords et le fond).
- Exprimer le volume du cylindre en fonction de \(R\) (\(V_{cyl} = \pi \times R^2 \times h\)).
- Exprimer le volume de la boule en fonction de \(R\).
- Montrer que le volume de la boule occupe exactement \(\frac{2}{3}\) du volume du cylindre. (Archimède était très fier de ce résultat !).
