Collège · 3ᵉ · Mathématiques
Homothétie & agrandissement-réduction
Centre, rapport k, image d'une figure, effet sur les longueurs, les aires et les volumes (programme de 3e)
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Exercice 1 — Image d'un triangle par une homothétie
/ 4 ptsOn considère un point $O$ et un triangle $ABC$ tels que $OA = 3{,}2$ cm, $OB = 28$ mm, $AB = 2{,}6$ cm et l'angle BAC $= 54°$. L'aire du triangle $ABC$ vaut $3{,}12$ cm². On note $A'B'C'$ l'image de $ABC$ par l'homothétie de centre $O$ et de rapport $2{,}5$.
- Calcule $OA'$ et $OB'$ (en cm). Où sont placés $A'$ et $B'$ par rapport à $O$ ?
- Calcule la longueur $A'B'$ et donne la mesure de l'angle B'A'C'. Justifie.
- Calcule l'aire du triangle $A'B'C'$.
- Un élève affirme que $AA' = 2{,}5 \times OA$. A-t-il raison ? Calcule $AA'$.
Exercice 2 — Lecture d'un tableau : maquettes
/ 4 ptsUn magasin vend des maquettes. Le tableau donne, pour chacune, une dimension réelle et la dimension correspondante sur la maquette.
| Objet | Dimension réelle | Sur la maquette | Échelle |
|---|---|---|---|
| Voiture (longueur) | 4,2 m | 8,4 cm | ? |
| Avion (envergure) | 36 m | 50 cm | ? |
| Tour (hauteur) | 324 m | ? | 1/500 |
- Calcule l'échelle de la maquette de voiture, puis celle de l'avion. Laquelle est la plus réduite ?
- Calcule la hauteur de la maquette de la tour.
- La carrosserie de la voiture réelle a une surface de $9{,}6$ m². Quelle surface de peinture faut-il prévoir pour la maquette, en cm² ?
- Le pot de peinture de la maquette contient $12$ mL et couvre $0{,}5$ mL par cm² de surface. Un seul pot suffit-il ? Justifie.
Exercice 3 — Les bougies
/ 4 ptsUne bougie a la forme d'un cône de $12$ cm de hauteur et de volume $360$ cm³. Un artisan fabrique des bougies de même forme mais de tailles différentes. La cire a une masse volumique de $0{,}9$ g/cm³.
- Une petite bougie est obtenue par une réduction de rapport $0{,}75$. Calcule sa hauteur et son volume.
- Calcule la masse de cire de la grande bougie et celle de la petite, arrondies au gramme.
- L'artisan veut une bougie de $45$ cm³. Quel rapport de réduction doit-il utiliser ? Quelle sera sa hauteur ?
- Une bougie de $12$ cm brûle en $30$ h. En supposant que la durée est proportionnelle au volume, combien de temps brûle la bougie de $45$ cm³ ?
Exercice 4 — Vrai ou faux, avec justification
/ 4 ptsIndique si chaque affirmation est vraie ou fausse et justifie.
- « Une homothétie de rapport $3$ triple l'aire d'une figure. »
- « L'image d'un cercle de rayon $2$ cm par une homothétie de rapport $-2$ est un cercle de rayon $4$ cm. »
- « Si l'on réduit une figure avec $k = \dfrac{1}{2}$ puis que l'on agrandit l'image avec $k = 2$, on retrouve une figure de même taille. »
- « Deux solides de même forme dont les hauteurs sont $5$ cm et $15$ cm ont des volumes dans le rapport $1$ à $9$. »
Exercice 5 — Prise d'initiative — les boîtes de conserve
/ 4 ptsDeux boîtes de conserve cylindriques ont exactement la même forme. La petite mesure $8$ cm de haut, contient $40$ cL et coûte $1{,}20$ €. La grande mesure $12$ cm de haut et coûte $3{,}60$ €. L'étiquette de la petite boîte a une aire de $150$ cm².
- Quel est le rapport d'agrandissement de la petite boîte vers la grande ?
- Quelle est la contenance de la grande boîte ?
- Quelle boîte est la plus avantageuse ? Compare les prix au litre.
- Quelle est l'aire de l'étiquette de la grande boîte ? Le fabricant utilise-t-il proportionnellement plus ou moins de papier par litre pour la grande boîte ?
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