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8 ex.

Difficulté :
L'essentiel du cours (3 notions)

Suites de motifs et régularités

Définition : Une suite de motifs évolue suivant une règle constante d'une étape à la suivante.

Méthode : 1. Observer la différence entre deux étapes successives. 2. Identifier le nombre d'éléments ajoutés à chaque étape. 3. Dessiner ou calculer l'étape suivante.

Exemple : Étape 1 : 3 motifs. Étape 2 : 5 motifs (+2). Étape 3 : 7 motifs (+2). L'étape 4 aura 9 motifs.

Nombre d'éléments d'une étape

Méthode : 1. Identifier le nombre d'éléments au départ (étape 1). 2. Déterminer le nombre d'éléments ajoutés à chaque étape. 3. Pour l'étape $k$, ajouter $(k - 1)$ fois cet ajout au nombre de départ.

Exemple : Étape 1 : 4 carrés. Ajout de 3 carrés par étape. À l'étape 10 : $4 + 9 \times 3 = 31$ carrés.

Produire une formule littérale

Propriété : On peut supprimer le signe $\times$ devant une lettre ou une parenthèse : $2 \times n = 2n$ et $a \times b = ab$.

Méthode : 1. Désigner la grandeur variable par une lettre ($n$, $x$, etc.). 2. Traduire le texte en opérations : double ($2x$), successeur ($n + 1$).

Exemple : Périmètre d'un carré de côté $c$ : $P = 4c$. Successeur d'un entier $n$ : $n + 1$.

⚡Automatisme

On construit une suite de figures géométriques à l'aide de bâtonnets de même longueur, selon le modèle ci-dessous :

Une figure de cette suite a été construite en utilisant exactement 46 bâtonnets.

Saisir le numéro de l'étape correspondant à cette figure.

⚡Automatisme

Une suite de motifs est formée à l'aide de petits carrés identiques selon la régularité représentée ci-dessous :

Déterminer le nombre total de petits carrés qui composent le Motif 12.

Saisir le nombre total de petits carrés du Motif 12.

⚡Automatisme

On dispose des allumettes pour former une suite de figures composées de carrés accolés en ligne droite.

Les trois premières étapes sont représentées ci-dessous :

  • Étape 1 : $1$ carré ($4$ allumettes) ;
  • Étape 2 : $2$ carrés accolés ($7$ allumettes) ;
  • Étape 3 : $3$ carrés accolés ($10$ allumettes).

On poursuit cette construction selon la même règle.

Déterminer le nombre d'allumettes nécessaires pour construire la figure à l'étape 20.

★ Standard

On s'intéresse à une suite de figures construites à l'aide d'allumettes :

  • Le Motif 1 contient 1 carré et nécessite 4 allumettes.
  • Le Motif 2 contient 2 carrés et nécessite 7 allumettes.
  • Le Motif 3 contient 3 carrés et nécessite 10 allumettes.

Exprimer le nombre total d'allumettes en fonction du nombre $n$ de carrés, puis déterminer le nombre d'allumettes nécessaires pour construire le motif contenant 12 carrés.

Saisir le nombre total d'allumettes pour 12 carrés.

★ Standard

On s'intéresse à un rectangle dont la largeur mesure $x$ cm. Sa longueur est égale au double de sa largeur.

En exprimant le périmètre de ce rectangle en fonction de $x$, déterminer la valeur de $x$ sachant que son périmètre total est égal à $45\text{ cm}$.

Saisir la valeur de $x$ sans unité.

★★ Avancé

Un artisan conçoit une suite de motifs à l'aide de carreaux gris et de carreaux blancs.

  • Chaque motif possède un cœur central fixe de 4 carreaux gris.
  • Autour de ce cœur, 4 branches identiques sont ajoutées. Pour le motif $n$, chaque branche contient exactement $n$ carreaux blancs.

Les motifs 1 et 2 sont représentés ci-dessous :

L'artisan utilise un total de 60 carreaux pour assembler un motif complet.

Saisir le numéro $n$ de ce motif.

★★ Avancé

On dispose des bâtonnets de même longueur pour construire une suite de motifs formés de carrés accolés en ligne :

  • À l'étape 1, le motif comporte 1 carré et nécessite 4 bâtonnets.
  • À l'étape 2, le motif comporte 2 carrés accolés et nécessite 7 bâtonnets.
  • À l'étape 3, le motif comporte 3 carrés accolés et nécessite 10 bâtonnets.

On poursuit cette construction selon la même régularité.

Déterminer le nombre de bâtonnets nécessaires pour construire le motif de l'étape 50.

★★★ Challenge

On construit une suite de figures géométriques à l'aide d'allumettes de même longueur.

  • La Figure 1 est formée d'un carré surmonté d'un toit triangulaire.
  • La Figure 2 est formée de deux carrés accolés, surmontés chacun d'un toit triangulaire.
  • On poursuit la construction de la même façon pour les figures suivantes.

Saisir le numéro $n$ de la figure qui est formée de $86$ allumettes.