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Première (spé maths) · Mathématiques
Préparer l'épreuve anticipée de mathématiques (spécialité) · Partie 1 — automatismes

Équations, lecture graphique, fonctions et probabilités élémentaires

À l'épreuve anticipée de mathématiques, la partie 1 vaut 6 points sur 20. Les questions sont courtes, sans calculatrice, et seul le résultat est demandé. Pas de rédaction : on gagne du temps si l'on connaît ses réflexes. Cette page rassemble ceux qui reviennent le plus souvent. À la fin, tu sauras répondre en moins d'une minute à une question comme « Combien de solutions a $f(x)=0$ ? » ou « Quelle est la probabilité de tirer un roi ou un cœur ? ».

Lire un graphique

Une courbe répond à des questions précises. Il faut juste savoir où regarder.

Question Où lire
Image $f(a)$ on part de $a$ sur l'axe des abscisses, on monte jusqu'à la courbe, on lit l'ordonnée
Antécédents de $k$ on trace la droite $y=k$ : les abscisses des points d'intersection
Solutions de $f(x)=0$ les abscisses des points où la courbe coupe l'axe des abscisses
Solutions de $f(x)<0$ les abscisses où la courbe est strictement en dessous de l'axe
Minimum / maximum l'ordonnée du point le plus bas / le plus haut (pas son abscisse !)
Parabole de sommet S(1 ; -4) coupant l'axe des abscisses en -1 et en 3 S(1 ; −4) −1 3 −3

Sur cette parabole : $f(1)=-4$, $f(0)=-3$, l'équation $f(x)=0$ a deux solutions, $-1$ et $3$. La courbe est sous l'axe entre ces deux points : l'ensemble des solutions de $f(x)<0$ est $]-1\,;3[$, crochets ouverts car l'inégalité est stricte. Le minimum est $-4$, atteint en $x=1$.

Entraîne-toi★☆☆Pas commencé
On considère une fonction $f$ définie sur $[-2\,;4]$ dont la courbe représentative est une parabole de sommet $S(1\,;-4)$. Elle coupe l'axe des abscisses aux points…

On considère une fonction $f$ définie sur $[-2\,;4]$ dont la courbe représentative est une parabole de sommet $S(1\,;-4)$. Elle coupe l'axe des abscisses aux points $(-1\,;0)$ et $(3\,;0)$, et passe par le point $(0\,;-3)$. Pour cet exercice, aucune justification n'est demandée.

  1. Donner $f(1)$.

  2. Donner $f(0)$.

  3. Donner le nombre de solutions de l'équation $f(x)=0$, puis ces solutions.

  4. Donner l'ensemble des solutions de l'inéquation $f(x)<0$.

  5. Donner le minimum de $f$ sur $[-2\,;4]$.

Résoudre

Équations et inéquations

Chaque type d'équation a son réflexe.

Inéquations et signes

Pour $ax+b$, le signe change en $x=-\dfrac ba$ : du signe de $a$ à droite de cette valeur, du signe contraire à gauche. Ainsi $-2x+8$ s'annule en $4$, est positif pour $x<4$ et négatif pour $x>4$.

Pour $ax^2+bx+c$ avec deux racines $x1du signe de $a$ à l'extérieur des racines et du signe contraire entre elles. Pour $-x^2+9\geqslant0$ : racines $-3$ et $3$, $a=-1<0$, donc positif entre les racines : $[-3\,;3]$ (crochets fermés car l'inégalité est large).

Entraîne-toi★☆☆Pas commencé
Pour cet exercice, aucune justification n'est demandée. Les questions 1 et 2 sont des QCM à une seule bonne réponse. 1. Soit $A$ un événement tel que $P(A)=0{,}3$. La…

Pour cet exercice, aucune justification n'est demandée. Les questions 1 et 2 sont des QCM à une seule bonne réponse.

  1. Soit $A$ un événement tel que $P(A)=0{,}3$. La probabilité de l'événement contraire $\overline A$ est :

a. $0{,}3$ b. $0{,}7$ c. $1{,}3$ d. $0{,}03$

  1. Une équation de la droite de coefficient directeur $-1$ passant par le point $(0\,;2)$ est :

a. $y=-x+2$ b. $y=x-2$ c. $y=2x-1$ d. $y=-x-2$

  1. Résoudre dans $\mathbb R$ l'équation $2x-5=x+1$.

  2. On lance deux pièces équilibrées. Donner la probabilité d'obtenir deux fois « face ».

  3. Donner l'ensemble des solutions de l'équation $(x-1)(x+3)=0$.

  4. Un élève a obtenu les notes 12, 8 et 16. Calculer sa moyenne.

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Dans cet exercice, aucune justification n'est demandée : donner uniquement le résultat. 1. Les événements $A$ et $B$ sont incompatibles, avec $P(A)=0{,}4$ et…

Dans cet exercice, aucune justification n'est demandée : donner uniquement le résultat.

  1. Les événements $A$ et $B$ sont incompatibles, avec $P(A)=0{,}4$ et $P(B)=0{,}35$. Calculer $P(A\cup B)$.

  2. Résoudre dans $\mathbb R$ l'équation $x^2-4x+4=0$.

  3. Le plan est muni d'un repère. Donner le coefficient directeur de la droite d'équation $2x-3y+6=0$.

  4. Donner le signe de $-2x+8$ selon les valeurs de $x$.

  5. Soit $f(x)=x^2-1$. Calculer $f(\sqrt3)$.

  6. Une variable aléatoire $X$ prend les valeurs $0$, $2$ et $5$ avec les probabilités respectives $0{,}5$, $0{,}3$ et $0{,}2$. Calculer $E(X)$.

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Dans cet exercice, aucune justification n'est demandée : donner uniquement le résultat. 1. Un club compte 50 adhérents : 30 pratiquent la natation, 25 pratiquent le…

Dans cet exercice, aucune justification n'est demandée : donner uniquement le résultat.

  1. Un club compte 50 adhérents : 30 pratiquent la natation, 25 pratiquent le tennis et 10 pratiquent les deux. On choisit un adhérent au hasard. Donner la probabilité qu'il pratique la natation ou le tennis.

  2. Résoudre dans $\mathbb R$ l'inéquation $3x-2<7$ et écrire l'ensemble des solutions sous forme d'intervalle.

  3. Soit $f$ une fonction affine telle que $f(1)=5$ et $f(3)=11$. Donner l'expression de $f(x)$.

  4. Résoudre dans $\mathbb R$ l'équation $x^2+x=0$.

  5. Une fonction $f$ définie sur $[-3\,;5]$ est décroissante sur $[-3\,;1]$ et croissante sur $[1\,;5]$, avec $f(-3)=4$, $f(1)=-2$ et $f(5)=7$. Donner le maximum de $f$ sur $[-3\,;5]$.

  6. Soit $f(x)=x^2-4x$. Calculer $f'(3)$.

Résoudre

Droites, fonctions, tangentes

Droite et fonction affine

Une droite non verticale a une équation réduite $y=mx+p$.

  • Le coefficient directeur est $m=\dfrac{y_B-y_A}{x_B-x_A}$.

  • L'ordonnée à l'origine $p$ est la valeur de $y$ pour $x=0$.

Pour $A(1\,;2)$ et $B(3\,;8)$ : $m=\dfrac{8-2}{3-1}=3$, puis $2=3\times1+p$ donne $p=-1$. La droite $(AB)$ a pour équation $y=3x-1$.

Pour une équation cartésienne $ax+by+c=0$ avec $b\neq0$, on isole $y$ : $2x-3y+6=0\iff y=\dfrac23x+2$, de coefficient directeur $\dfrac23$ (en général $-\dfrac ab$).

Deux droites $y=mx+p$ et $y=m'x+p'$ sont parallèles si $m=m'$ et, dans un repère orthonormé, perpendiculaires si $mm'=-1$. Une perpendiculaire à $y=2x+1$ a donc pour coefficient directeur $-\dfrac12$.

Tangente

Le nombre dérivé $f'(a)$ est le coefficient directeur de la tangente en $a$, d'équation

$$y=f(a)+f'(a)(x-a).$$

Dérivées à connaître

$f(x)$ $f'(x)$
$x^2$ ; $x^n$ $2x$ ; $nx^{n-1}$
$\dfrac1x$ $-\dfrac1{x^2}$
$\sqrt x$ $\dfrac1{2\sqrt x}$
$\mathrm{e}^x$ $\mathrm{e}^x$
$u\,v$ $u'v+uv'$

Pour $f(x)=(x+1)\mathrm{e}^x$ : $u=x+1$, $v=\mathrm{e}^x$, donc $f'(x)=1\times\mathrm{e}^x+(x+1)\mathrm{e}^x=(x+2)\mathrm{e}^x$.

Les règles sur les puissances : $\mathrm{e}^a\times\mathrm{e}^b=\mathrm{e}^{a+b}$. Ainsi $\mathrm{e}^3\times\mathrm{e}^{-5}=\mathrm{e}^{-2}$, et $\mathrm{e}^{2x}=\mathrm{e}^{x+3}\iff 2x=x+3\iff x=3$.

Forme canonique et minimum

Pour $f(x)=x^2+bx+c$, on écrit $x^2+bx=\left(x+\dfrac b2\right)^2-\dfrac{b^2}4$. Par exemple $x^2-6x+5=(x-3)^2-9+5=(x-3)^2-4$. Le carré étant positif ou nul, le minimum est $-4$, atteint en $x=3$. De même, $x^2-4x=(x-2)^2-4$ a pour minimum $-4$.

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Dans cet exercice, aucune justification n'est demandée : donner uniquement le résultat. 1. Une urne contient 3 boules rouges et 5 boules bleues indiscernables au…

Dans cet exercice, aucune justification n'est demandée : donner uniquement le résultat.

  1. Une urne contient 3 boules rouges et 5 boules bleues indiscernables au toucher. On tire une boule au hasard. Donner la probabilité d'obtenir une boule rouge.

  2. On lance un dé équilibré à 6 faces. Donner la probabilité d'obtenir un nombre pair.

  3. Le plan est muni d'un repère. Donner le coefficient directeur de la droite passant par $A(0\,;1)$ et $B(2\,;5)$.

  4. Soit $f$ la fonction définie sur $\mathbb R$ par $f(x)=-2x+3$. Calculer $f(4)$.

  5. Résoudre dans $\mathbb R$ l'équation $x^2=25$.

  6. Dans une classe de 30 élèves, 12 sont demi-pensionnaires. Donner le pourcentage d'élèves demi-pensionnaires.

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Dans cet exercice, aucune justification n'est demandée : donner uniquement le résultat. 1. Le plan est muni d'un repère. Donner l'équation réduite de la droite $(AB)$…

Dans cet exercice, aucune justification n'est demandée : donner uniquement le résultat.

  1. Le plan est muni d'un repère. Donner l'équation réduite de la droite $(AB)$ avec $A(1\,;2)$ et $B(3\,;8)$.

  2. Résoudre dans $\mathbb R$ l'équation $2x^2=18$.

  3. On tire une carte au hasard dans un jeu de 32 cartes. Donner la probabilité de tirer un roi ou un cœur.

  4. Résoudre dans $\mathbb R\setminus\{2\}$ l'équation $\dfrac{x+1}{x-2}=0$.

  5. Soit $f(x)=x^2-3x$. Calculer $f(-2)$.

  6. La tangente à la courbe d'une fonction $f$ au point $A(1\,;2)$ passe aussi par le point $B(3\,;6)$. Donner $f'(1)$.

Résoudre

Probabilités élémentaires

Quand les issues sont équiprobables : $P(A)=\dfrac{\text{nombre de cas favorables}}{\text{nombre de cas possibles}}$. Une urne de 3 boules rouges et 5 bleues donne $P(\text{rouge})=\dfrac38$ ; un dé donne $P(\text{pair})=\dfrac36=\dfrac12$.

Tirages et arbres

  • Avec remise : les tirages sont indépendants, on multiplie les probabilités.

  • Sans remise : on met à jour la composition de l'urne. Avec 3 rouges et 2 vertes, deux rouges de suite : $\dfrac35\times\dfrac24=\dfrac3{10}$.

  • Arbre pondéré : on multiplie le long d'un chemin, on additionne les chemins. Avec $P(A)=0{,}3$, $P_A(B)=0{,}4$, $P_{\overline A}(B)=0{,}1$ : $P(B)=0{,}3\times0{,}4+0{,}7\times0{,}1=0{,}12+0{,}07=0{,}19$.

  • Tableau d'effectifs : sur 200 clients, 120 prennent une baguette, dont 30 aussi une pâtisserie, donc $P_B(P)=\dfrac{30}{120}=0{,}25$. On divise par l'effectif de la condition ($B$), non par le total.

Espérance et jeu équitable

Pour une variable $X$ de valeurs $0$, $2$, $5$ et de probabilités $0{,}5$, $0{,}3$, $0{,}2$ : $E(X)=0\times0{,}5+2\times0{,}3+5\times0{,}2=1{,}6$.

Un jeu est équitable quand l'espérance du gain net est nulle, c'est-à-dire quand la mise est égale à l'espérance du gain. Si l'on gagne 6 € avec une probabilité de $\dfrac16$ : $E=6\times\dfrac16=1$, la mise équitable est 1 €.

Vers le début : pour un roi ou un cœur, on a bien retranché le roi de cœur compté deux fois, et on obtient $\dfrac{11}{32}$ sans calculatrice.

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Dans cet exercice, aucune justification n'est demandée : donner uniquement le résultat. 1. Dans une boulangerie, sur 200 clients, 120 achètent une baguette ($B$). Parmi…

Dans cet exercice, aucune justification n'est demandée : donner uniquement le résultat.

  1. Dans une boulangerie, sur 200 clients, 120 achètent une baguette ($B$). Parmi ces 120 clients, 30 achètent aussi une pâtisserie ($P$). On choisit un client au hasard. Calculer $P_B(P)$.

  2. Résoudre dans $\mathbb R$ l'équation $x^2-3x-4=0$.

  3. On lance un dé équilibré à 6 faces. On gagne 6 € si on obtient 6, et 0 € sinon. Quelle mise rend le jeu équitable ?

  4. Soit $f(x)=x^2$. Donner l'équation réduite de la tangente à la courbe de $f$ au point d'abscisse $3$.

  5. Résoudre dans $\mathbb R$ l'inéquation $x^2<4$.

  6. Donner les coordonnées du sommet de la parabole d'équation $y=-x^2+4x$.

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Dans cet exercice, aucune justification n'est demandée : donner uniquement le résultat. 1. Soit un arbre pondéré avec $P(A)=0{,}3$, $P_A(B)=0{,}4$ et…

Dans cet exercice, aucune justification n'est demandée : donner uniquement le résultat.

  1. Soit un arbre pondéré avec $P(A)=0{,}3$, $P_A(B)=0{,}4$ et $P_{\overline A}(B)=0{,}1$. Calculer $P(B)$.

  2. Soit $f(x)=(x+1)e^x$. Donner l'expression de $f'(x)$.

  3. Simplifier $e^{3}\times e^{-5}$.

  4. Résoudre dans $\mathbb R$ l'équation $e^{2x}=e^{x+3}$.

  5. Résoudre dans $\mathbb R$ l'inéquation $-x^2+9\geqslant 0$.

  6. Dans un repère orthonormé, la droite $d$ a pour équation $y=2x+1$. Donner le coefficient directeur d'une droite perpendiculaire à $d$.

Résoudre
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Dans cet exercice, aucune justification n'est demandée : donner uniquement le résultat. 1. Les événements $A$ et $B$ sont indépendants, avec $P(A)=0{,}5$ et…

Dans cet exercice, aucune justification n'est demandée : donner uniquement le résultat.

  1. Les événements $A$ et $B$ sont indépendants, avec $P(A)=0{,}5$ et $P(B)=0{,}2$. Calculer $P(A\cap B)$ puis $P(A\cup B)$.

  2. Une urne contient 3 boules rouges et 2 boules vertes. On tire successivement et sans remise deux boules. Calculer la probabilité d'obtenir deux boules rouges.

  3. Écrire $f(x)=x^2-6x+5$ sous forme canonique.

  4. Soit $f(x)=\dfrac1x$ pour $x\neq0$. Donner l'équation réduite de la tangente à la courbe de $f$ au point d'abscisse $1$.

  5. Donner le minimum de la fonction $x\mapsto x^2-4x$ sur $[0\,;5]$ et la valeur de $x$ où il est atteint.

  6. Résoudre dans $\mathbb R$ l'inéquation $e^{x}>1$.

Résoudre

L'essentiel

  • Lecture graphique : $f(a)$ = ordonnée en $a$ ; $f(x)=0$ = abscisses des intersections avec l'axe ; minimum = une ordonnée.

  • Équations : $x^2=k$, produit nul, quotient (valeurs interdites), $\Delta=b^2-4ac$, $\mathrm{e}^a=\mathrm{e}^b\iff a=b$.

  • Signes : $ax+b$ du signe de $a$ à droite de sa racine ; trinôme du signe de $a$ à l'extérieur des racines ; sens inversé en multipliant par un négatif.

  • Droites et tangentes : $m=\dfrac{y_B-y_A}{x_B-x_A}$ ; perpendiculaires si $mm'=-1$ ; tangente $y=f(a)+f'(a)(x-a)$.

  • Probabilités : contraire, réunion, indépendance, $P_A(B)$, arbre pondéré, probabilités totales, espérance et mise équitable.

  • Sans calculatrice et sans justification, c'est la précision du résultat qui compte : vérifie-le toujours rapidement.

Voir tous les exercices de cette partie