🔴  Lives #BAC2024

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Géométrie dans l'espace et sections

Sujet 2 - Exercice 2

15 min
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Question 1
Marc veut fabriquer un bonhomme de neige en bois.
Pour cela, il achète deux boules : une boule pour la tête de rayon 3  cm3\;cm et une autre boule pour le corps dont le rayon est 22 fois plus grand.

Vérifier que le volume de la boule pour la tête est bien 36π  cm336π\;cm^3.

Correction
  • Volume  dune  boule=43π×rayon3\color{red}Volume\;d'une\;boule=\frac{4}{3}\pi\times{rayon^3}
    Ici la boule pour la tête a un rayon de 3  cm.3\;cm. Par conséquent :
    Volume  dune  boule=43π×33Volume\;d'une\;boule=\frac{4}{3}\pi\times{3^3}
    Volume  dune  boule=43π×3×3×3Volume\;d'une\;boule=\frac{4}{3}\pi\times{3}\times3\times3
    Volume  dune  boule=43π×3×3×3Volume\;d'une\;boule=\frac{4}{\red3}\pi\times{\red3}\times3\times3
    Volume  dune  boule=43π×3×3×3Volume\;d'une\;boule=\frac{4}{\color{red}\cancel3}\pi\times{\color{red}\cancel3}\times3\times3
    Volume  dune  boule=4π×3×3Volume\;d'une\;boule=4\pi\times3\times3
    Volume  dune  boule=36π  cm3\boxed{Volume\;d'une\;boule=36\pi\;cm^3}

  • Question 2

    En déduire le volume exact en cm3cm^3 de la boule pour le corps.

    Correction
    1°)  Meˊthode  1:\color{red}\underline{1°)\;Méthode\;1:}
    Ici d'après l'énoncé, l'autre boule pour le corps a un rayon 22 fois plus grand que la tête.
    Par conséquent la boule pour le corps à un rayon     \;\; \color{red}\Longrightarrow    \;\; 2×3=6  cm.\color{blue}2\times3= 6\;cm.
  • Volume  dune  boule=43π×rayon3\color{red}Volume\;d'une\;boule=\frac{4}{3}\pi\times{rayon^3}
    Ici la boule pour la tête a un rayon de 6  cm.6\;cm. Par conséquent :
    Volume  boule  du  corps=43π×63Volume\;boule\;du\;corps=\frac{4}{3}\pi\times{6^3}
    Volume  boule  du  corps=288π  cm3\boxed{Volume\;boule\;du\;corps=288\pi\;cm^3}
    1°)  Meˊthode  2:\color{red}\underline{1°)\;Méthode\;2:}
    • Dans un agrandissement de rapport kk, le volume d’un solide est multiplié par k3k^3
    Ici, d'après l'énoncé, l'autre boule pour le corps a un rayon 22 fois plus grand que la tête.
    Donc l'agrandissement est k=2\color{red}k=2, par conséquent le volume   est  multiplieˊe  par  23  soit  par  8.\color{red}\;est\;multipliée\;par\;2^3\;soit\;par\;8.
    Volume  boule  de  la  te^te=36π  cm3Volume\;boule\;de\;la\;tête=36\pi\;cm^3
    Volume  boule  du  corps=36π×8Volume\;boule\;du\;corps=36\pi\times8
    Volume  boule  du  corps=288π  cm3\boxed{Volume\;boule\;du\;corps=288\pi\;cm^3}

  • Question 3
    Marc coupe les deux boules afin de les assembler pour obtenir le bonhomme de neige.
    Il coupe la boule représentant la tête par un plan situé à 2  cm2\;cm de son centre.

    Quelle est l’aire de la surface d’assemblage de la tête et du corps ? Arrondir le résultat au cm2.cm^2.

    Correction
    Lorsque Marc coupe la boule représentant la tête par un plan, il obtient un disque de rayon ABAB que l'on peut schématiser ci-dessous.
    Comme le triangle AOBAOB est rectangle en AA avec AO=2AO = 2 cm et OB=3OB = 3 cm. On peut appliquer le théorème de Pythagore :
    OB2=AO2+AB2OB^{2} =AO^{2} +AB^{2}
    • (Le coˆteˊ que l’on recherche\text{Le côté que l'on recherche})2^{2} == (l’hypoteˊnuse\text{l'hypoténuse})2^{2} - (le coˆteˊ que l’on connait\text{le côté que l'on connait} )2^{2} .
    On a alors :
    AB2=OB2AO2AB^{2} =OB^{2} -AO^{2}
    AB2=3222AB^{2} =3^{2} -2^{2}
    AB2=94AB^{2} =9-4
    AB2=5AB^{2} =5 . Nous allons utiliser la racine carrée pour déterminer la mesure de ABAB.
    D'où : AB=5AB=\sqrt{5}
    La mesure de ABAB est donc de 5\sqrt{5} cm .
  • Aire  du  disque=π×rayon2\color{red}Aire\;du\;disque=\pi\times{rayon^2}
    Aire  du  disque=π×(5)2Aire\;du\;disque=\pi\times\left(\sqrt{5}\right)^2
    Aire  du  disque=5π  cm2\boxed{Aire\;du\;disque=5\pi\;cm^2}       \;\;\;\color{red}\Longrightarrow      \;\;\;(Valeur exacte)
    Aire  du  disque15,7  cm2\boxed{Aire\;du\;disque\approx 15,7\;cm^2}      \;\;\;\color{red}\Longrightarrow      \;\;\;(Valeur approchée)