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Programme officiel de mathématiques de seconde générale
Annexe du Bulletin officiel spécial n°1 - 22/01/2019
Nombres et calculs
Objectifs
đŻ
Approfondir la connaissance des divers types et ensembles de nombres
Développer la pratique du calcul numérique ou algébrique
Travailler sur les inégalités
Résoudre des problÚmes modélisés par des équations ou inéquations se ramenant au premier degré
Manipuler les nombres réels
Contenu
Ensemble $\mathbb{R}$ des nombres réels, droite numérique.
Intervalles de $\mathbb{R}$. Notations $+\infty$ et $-\infty$.
Notation $|a|$. Distance entre deux nombres réels.
ReprĂ©sentation de lâintervalle $[a - r , a + r]$ puis caractĂ©risation par la condition $|x - a| \leq r$.
Ensemble $\mathbb{D}$ des nombres dĂ©cimaux. Encadrement dĂ©cimal dâun nombre rĂ©el Ă $10^{-n}$ prĂšs.
Ensemble $\mathbb{â}$ des nombres rationnels. Nombres irrationnels ; exemples fournis par la gĂ©omĂ©trie, par exemple $\sqrt{2}$ et $\pi$.
Capacités attendues
Associer à chaque point de la droite graduée un unique nombre réel et réciproquement.
Représenter un intervalle de la droite numérique. Déterminer si un nombre réel appartient à un intervalle donné.
Donner un encadrement, dâamplitude donnĂ©e, dâun nombre rĂ©el par des dĂ©cimaux.
Dans le cadre de la résolution de problÚmes, arrondir en donnant le nombre de chiffres significatifs adapté à la situation étudiée.
DĂ©monstrations
Le nombre rationnel $\frac{1}{3}$ nâest pas dĂ©cimal.
Le nombre réel $\sqrt{2}$ est irrationnel.
Exemples d'algorithme
DĂ©terminer par balayage un encadrement de $\sqrt{2}$ dâamplitude infĂ©rieure ou Ă©gale Ă $10^{-n}$.
Approfondissements possibles
DĂ©veloppement dĂ©cimal illimitĂ© dâun nombre rĂ©el.
Observation, sur des exemples, de la pĂ©riodicitĂ© du dĂ©veloppement dĂ©cimal de nombres rationnels, du fait quâun dĂ©veloppement dĂ©cimal pĂ©riodique correspond Ă un rationnel.
Utiliser les notions de multiple, diviseur et de nombre premier
Contenu
Notations $\mathbb{N}$ et $\mathbb{Z}$.
DĂ©finition des notions de multiple, de diviseur, de nombre pair, de nombre impair.
Capacités attendues
Modéliser et résoudre des problÚmes mobilisant les notions de multiple, de diviseur, de nombre pair, de nombre impair, de nombre premier.
Présenter les résultats fractionnaires sous forme irréductible.
DĂ©monstrations
Pour une valeur numérique de $a$, la somme de deux multiples de $a$ est multiple de $a$.
Le carrĂ© dâun nombre impair est impair.
Exemples d'algorithme
DĂ©terminer si un entier naturel $a$ est multiple dâun entier naturel $b$.
Pour des entiers $a$ et $b$ donnés, déterminer le plus grand multiple de $a$ inférieur ou égal à $b$.
DĂ©terminer si un entier naturel est premier.
Utiliser le calcul littéral
Contenu
RÚgles de calcul sur les puissances entiÚres relatives, sur les racines carrées. Relation $\sqrt{(a^2)}=|a|$.
Identités remarquables : à savoir utiliser dans les deux sens.
Exemples simples de calcul sur des expressions algébriques, en particulier sur des expressions fractionnaires.
Somme dâinĂ©galitĂ©s. Produit dâune inĂ©galitĂ© par un rĂ©el positif, nĂ©gatif, en liaison avec le sens de variation dâune fonction affine.
Ensemble des solutions dâune Ă©quation, dâune inĂ©quation.
Capacités attendues
Effectuer des calculs numériques ou littéraux mettant en jeu des puissances, des racines carrées, des écritures fractionnaires.
Sur des cas simples de relations entre variables (par exemple $U = RI$, $d = vt$, $S = ÏrÂČ$, $V = abc$, $V = ÏrÂČh$), exprimer une variable en fonction des autres. Cas dâune relation du premier degrĂ© $ax + by = c$.
Choisir la forme la plus adaptĂ©e (factorisĂ©e, dĂ©veloppĂ©e rĂ©duite) dâune expression en vue de la rĂ©solution dâun problĂšme.
Comparer deux quantités en utilisant leur différence, ou leur quotient dans le cas positif.
Modéliser un problÚme par une inéquation.
Résoudre une inéquation du premier degré.
DĂ©monstrations
Quels que soient les réels positifs $a$ et $b$, on a $\sqrt{ab} = \sqrt{a}\sqrt{b}$.
Si a et b sont des réels strictement positifs, $\sqrt{a+b} < \sqrt{a} + \sqrt{b}$.
Pour a et b rĂ©els positifs, illustration gĂ©omĂ©trique de lâĂ©galitĂ© $(a + b)^{2} = a^{2} + 2ab + b^{2}$.
Exemples d'algorithme
DĂ©terminer la premiĂšre puissance dâun nombre positif donnĂ© supĂ©rieure ou infĂ©rieure Ă une valeur donnĂ©e.
Approfondissements possibles
DĂ©veloppement de $(a + b + c)^2$.
DĂ©veloppement de $(a + b)^3$.
Inégalité entre moyennes géométrique et arithmétique de deux réels strictement positifs.
Géométrie
Objectifs
đŻ
Consolider les notions sur les configurations géométriques abordées au collÚge et prolonger leur étude
Introduire les vecteurs du plan comme outil permettant dâĂ©tudier des problĂšmes issus des mathĂ©matiques et des autres disciplines, en particulier de la physique
Poursuivre lâĂ©tude de la gĂ©omĂ©trie repĂ©rĂ©e, qui relie nombres, calculs algĂ©briques, fonctions et gĂ©omĂ©trie
Manipuler les vecteurs du plan
Contenu
Vecteur $\overrightarrow{MM'}$ associé à la translation qui transforme $M$ en $M'$. Direction, sens et norme.
ĂgalitĂ© de deux vecteurs. Notation $\overrightarrow{u}$ . Vecteur nul.
Somme de deux vecteurs en lien avec lâenchaĂźnement des translations. Relation de Chasles.
Base orthonormĂ©e. CoordonnĂ©es dâun vecteur. Expression de la norme dâun vecteur.
Expression des coordonnées de $\overrightarrow{AB}$ en fonction de celles de $A$ et de $B$.
Produit dâun vecteur par un nombre rĂ©el. ColinĂ©aritĂ© de deux vecteurs.
DĂ©terminant de deux vecteurs dans une base orthonormĂ©e, critĂšre de colinĂ©aritĂ©. Application Ă lâalignement, au parallĂ©lisme.
Capacités attendues
Représenter géométriquement des vecteurs.
Construire géométriquement la somme de deux vecteurs.
ReprĂ©senter un vecteur dont on connaĂźt les coordonnĂ©es. Lire les coordonnĂ©es dâun vecteur.
Calculer les coordonnĂ©es dâune somme de vecteurs, dâun produit dâun vecteur par un nombre rĂ©el.
Calculer la distance entre deux points. Calculer les coordonnĂ©es du milieu dâun segment.
Caractériser alignement et parallélisme par la colinéarité de vecteurs.
Résoudre des problÚmes en utilisant la représentation la plus adaptée des vecteurs.
DĂ©monstrations
Deux vecteurs sont colinéaires si et seulement si leur déterminant est nul.
Approfondissements possibles
Définition vectorielle des homothéties.
Résoudre des problÚmes de géométrie
Contenu
ProjetĂ© orthogonal dâun point sur une droite et dâun point sur un plan.
Capacités attendues
Résoudre des problÚmes de géométrie plane sur des figures simples ou complexes (triangles, quadrilatÚres, cercles).
Calculer des longueurs, des angles, des aires et des volumes.
Traiter de problĂšmes dâoptimisation.
DĂ©monstrations
Le projeté orthogonal du point $M$ sur une droite $\Delta$ est le point de la droite $\Delta$ le plus proche du point $M$.
Relation trigonométrique $\cos(x)^2 + \sin(x)^2 = 1$ dans un triangle rectangle.
Approfondissements possibles
DĂ©montrer que les hauteurs dâun triangle sont concourantes.
Expression de lâaire dâun triangle : $\frac{1}{2}ab\sin(C)$.
Formule dâAl-Kashi.
Le point de concours des médiatrices est le centre du cercle circonscrit.
Représenter et caractériser les droites du plan
Contenu
Vecteur directeur dâune droite.
Ăquation de droite : Ă©quation cartĂ©sienne, Ă©quation rĂ©duite.
Pente (ou coefficient directeur) dâune droite non parallĂšle Ă lâaxe des ordonnĂ©es.
Capacités attendues
DĂ©terminer une Ă©quation de droite Ă partir de deux points, un point et un vecteur directeur ou un point et la pente.
DĂ©terminer la pente ou un vecteur directeur dâune droite donnĂ©e par une Ă©quation ou une reprĂ©sentation graphique.
Tracer une droite connaissant son équation cartésienne ou réduite.
Ătablir que trois points sont alignĂ©s ou non.
Déterminer si deux droites sont parallÚles ou sécantes.
RĂ©soudre un systĂšme de deux Ă©quations linĂ©aires Ă deux inconnues, dĂ©terminer le point dâintersection de deux droites sĂ©cantes.
DĂ©monstrations
En utilisant le dĂ©terminant, Ă©tablir la forme gĂ©nĂ©rale dâune Ă©quation de droite.
Exemples d'algorithme
Ătudier lâalignement de trois points dans le plan.
Déterminer une équation de droite passant par deux points donnés.
Approfondissements possibles
Ensemble des points Ă©quidistants dâun point et de lâaxe des abscisses.
Représentation, sur des exemples, de parties du plan décrites par des inégalités sur les coordonnées.
Fonctions
Objectifs
đŻ
Consolider la notion de fonction, comme exprimant la dĂ©pendance dâune variable par rapport Ă une autre
Exploiter divers registres, notamment le registre algébrique et le registre graphique
Ătendre la panoplie des fonctions de rĂ©fĂ©rence
Ătudier les notions liĂ©es aux variations et aux extremums des fonctions
Utilisation d'un outil numérique
Se constituer un répertoire de fonctions de référence
Contenu
Fonctions carré, inverse, racine carrée, cube : définitions et courbes représentatives.
Capacités attendues
Pour deux nombres a et b donnés et une fonction de référence $f$, comparer $f(a)$ et $f(b)$ numériquement ou graphiquement.
Pour les fonctions affines, carré, inverse, racine carrée et cube, résoudre graphiquement ou algébriquement une équation ou une inéquation du type $f(x)=k$, $f(x) < k$ .
DĂ©monstrations
Ătudier la position relative des courbes dâĂ©quation $y = x$, $y = x^2$, $y = x^3$, pour $x \geq 0$.
Représenter algébriquement et graphiquement les fonctions
Contenu
Fonction Ă valeurs rĂ©elles dĂ©finie sur un intervalle ou une rĂ©union finie dâintervalles de $\mathbb{R}$.
Courbe reprĂ©sentative : la courbe dâĂ©quation $y = f(x)$ est lâensemble des points du plan dont les coordonnĂ©es $(x,y)$ vĂ©rifient $y = f(x)$.
Fonction paire, impaire. Traduction géométrique.
Capacités attendues
Exploiter lâĂ©quation $y = f(x)$ dâune courbe : appartenance, calcul de coordonnĂ©es.
Modéliser par des fonctions des situations issues des mathématiques, des autres disciplines.
Résoudre une équation ou une inéquation du type $f(x) = k$, $f(x) < k$, en choisissant une méthode adaptée : graphique, algébrique, logicielle.
RĂ©soudre une Ă©quation, une inĂ©quation produit ou quotient, Ă lâaide dâun tableau de signes.
RĂ©soudre, graphiquement ou Ă lâaide dâun outil numĂ©rique, une Ă©quation ou inĂ©quation du type $f(x) = g(x)$, f$(x) < g(x)$.
Approfondissements possibles
Ătudier la paritĂ© dâune fonction dans des cas simples.
Ătudier les variations et les extremums dâune fonction
Contenu
Croissance, dĂ©croissance, monotonie dâune fonction dĂ©finie sur un intervalle. Tableau de variations.
Maximum, minimum dâune fonction sur un intervalle.
Pour une fonction affine, interprĂ©tation du coefficient directeur comme taux dâaccroissement, variations selon son signe.
Variations des fonctions carré, inverse, racine carrée, cube.
Capacités attendues
Relier représentation graphique et tableau de variations.
DĂ©terminer graphiquement les extremums dâune fonction sur un intervalle.
Exploiter un logiciel de gĂ©omĂ©trie dynamique ou de calcul formel, la calculatrice ou Python pour dĂ©crire les variations dâune fonction donnĂ©e par une formule.
Relier sens de variation, signe et droite reprĂ©sentative dâune fonction affine.
DĂ©monstrations
Variations des fonctions carré, inverse, racine carrée.
Exemples d'algorithme
Pour une fonction dont le tableau de variations est donnĂ©, algorithmes dâapproximation numĂ©rique dâun extremum (balayage, dichotomie).
Algorithme de calcul approchĂ© de longueur dâune portion de courbe reprĂ©sentative de fonction.
Approfondissements possibles
Relier les courbes représentatives de la fonction racine carrée et de la fonction carré sur $\mathbb{R}_{+}$.
Statistiques et probabilités
Objectifs
đŻ
Consolider et prolonger le travail sur les effectifs, fréquences, proportions, pourcentages
Ătudier les situations multiplicatives : proportion de proportion, Ă©volutions successives ou rĂ©ciproques
Distinguer si un pourcentage exprime une proportion ou une Ă©volution
Introduire la notion de moyenne pondérée et deux indicateurs de dispersion : écart interquartile et écart type
Formaliser la notion de loi de probabilitĂ© dans le cas fini en sâappuyant sur le langage des ensembles
Préciser les premiers éléments de calcul des probabilités
Utiliser lâinformation chiffrĂ©e et statistique descriptive
Contenu
Proportion, pourcentage dâune sous-population dans une population.
Ensembles de référence inclus les uns dans les autres : pourcentage de pourcentage.
Ăvolution : variation absolue, variation relative.
Ăvolutions successives, Ă©volution rĂ©ciproque : relation sur les coefficients multiplicateurs (produit, inverse).
Indicateurs de tendance centrale dâune sĂ©rie statistique : moyenne pondĂ©rĂ©e.
Linéarité de la moyenne.
Indicateurs de dispersion : Ă©cart interquartile, Ă©cart type.
Capacités attendues
Exploiter la relation entre effectifs, proportions et pourcentages.
Traiter des situations simples mettant en jeu des pourcentages de pourcentages.
Exploiter la relation entre deux valeurs successives et leur taux dâĂ©volution.
Calculer le taux dâĂ©volution global Ă partir des taux dâĂ©volution successifs. Calculer un taux dâĂ©volution rĂ©ciproque.
DĂ©crire verbalement les diffĂ©rences entre deux sĂ©ries statistiques, en sâappuyant sur des indicateurs ou sur des reprĂ©sentations graphiques donnĂ©es.
Pour des donnĂ©es rĂ©elles ou issues dâune simulation, lire et comprendre une fonction Ă©crite en Python renvoyant la moyenne $m$, lâĂ©cart type $s$, et la proportion dâĂ©lĂ©ments appartenant Ă $[m - 2s,m + 2s]$.
Modéliser le hasard, calculer des probabilités
Contenu
Ensemble (univers) des issues. ĂvĂ©nements. RĂ©union, intersection, complĂ©mentaire.
Loi (distribution) de probabilitĂ©. ProbabilitĂ© dâun Ă©vĂ©nement : somme des probabilitĂ©s des issues.
Relation $\mathbb{P}(A\cup B)+\mathbb{P}(A\cap B)=\mathbb{P}(A)+\mathbb{P}(B)$.
DĂ©nombrement Ă lâaide de tableaux et dâarbres.
Capacités attendues
Utiliser des modÚles théoriques de référence (dé, piÚce équilibrée, tirage au sort avec équiprobabilité dans une population) en comprenant que les probabilités sont définies a priori.
Construire un modÚle à partir de fréquences observées, en distinguant nettement modÚle et réalité.
Calculer des probabilités dans des cas simples : expérience aléatoire à deux ou trois épreuves.
Ăchantillonnage
Contenu
Ăchantillon alĂ©atoire de taille $n$ pour une expĂ©rience Ă deux issues.
Version vulgarisée de la loi des grands nombres : « Lorsque $n$ est grand, sauf exception, la fréquence observée est proche de la probabilité. »
Principe de lâestimation dâune probabilitĂ©, ou dâune proportion dans une population, par une frĂ©quence observĂ©e sur un Ă©chantillon.
Capacités attendues
Lire et comprendre une fonction Python renvoyant le nombre ou la fréquence de succÚs dans un échantillon de taille $n$ pour une expérience aléatoire à deux issues.
Observer la loi des grands nombres Ă lâaide dâune simulation sur Python ou tableur.
Simuler $N$ Ă©chantillons de taille $n$ dâune expĂ©rience alĂ©atoire Ă deux issues. Si $p$ est la probabilitĂ© dâune issue et $f$ sa frĂ©quence observĂ©e dans un Ă©chantillon, calculer la proportion des cas oĂč lâĂ©cart entre $p$ et $f$ est infĂ©rieur ou Ă©gal Ă $\frac{1}{\sqrt{n}}$ .
Algorithmique et programmation
Objectifs
đŻ
Consolider les acquis du cycle 4 autour de la notion de fonction et de la programmation
DĂ©crire des algorithmes en langage naturel ou dans un langage de programmation
RĂ©aliser quelques algorithmes Ă lâaide dâun programme simple Ă©crit dans un langage de programmation textuel
Interpréter, compléter ou modifier des algorithmes plus complexes
Utiliser les variables et les instructions élémentaires
Contenu
Variables informatiques de type entier, booléen, flottant, chaßne de caractÚres.
Affectation (notĂ©e â en langage naturel).
SĂ©quence dâinstructions.
Instruction conditionnelle.
Boucle bornée (
for
), boucle non bornée (
while
).
Capacités attendues
Choisir ou dĂ©terminer le type dâune variable (entier, flottant ou chaĂźne de caractĂšres).
Concevoir et Ă©crire une instruction dâaffectation, une sĂ©quence dâinstructions, une instruction conditionnelle.
Ăcrire une formule permettant un calcul combinant des variables.
Programmer, dans des cas simples, une boucle bornée, une boucle non bornée.
Lire, comprendre, modifier ou compléter un algorithme ou un programme.
Notion de fonction
Contenu
Fonctions Ă un ou plusieurs arguments.
Fonction renvoyant un nombre alĂ©atoire. SĂ©rie statistique obtenue par la rĂ©pĂ©tition de lâappel dâune telle fonction.
Capacités attendues
Ăcrire des fonctions simples ; lire, comprendre, modifier, complĂ©ter des fonctions plus complexes. Appeler une fonction.
Lire et comprendre une fonction renvoyant une moyenne, un Ă©cart type. Aucune connaissance sur les listes nâest exigĂ©e.
Ăcrire des fonctions renvoyant le rĂ©sultat numĂ©rique dâune expĂ©rience alĂ©atoire, dâune rĂ©pĂ©tition dâexpĂ©riences alĂ©atoires indĂ©pendantes.
Vocabulaire ensembliste et logique
Objectifs
đŻ
Travailler les notations mathématiques et de la logique
ConnaĂźtre les notions dâĂ©lĂ©ment dâun ensemble, de sous-ensemble, dâappartenance et dâinclusion, de rĂ©union, dâintersection et de complĂ©mentaire
Utiliser les symboles de base correspondant : $\in$, $\subset$, $\cap$, $\cup$
Reconnaßtre ce qu'est une proposition mathématique
Utiliser des variables pour écrire des propositions mathématiques
Lire et Ă©crire des propositions contenant les connecteurs 'et', 'ou'
Formuler la négation de propositions simples
Mobiliser un contre-exemple pour montrer qu'une proposition est fausse
Formuler une implication, une Ă©quivalence logique
Formuler la rĂ©ciproque dâune implication
Lire et Ă©crire des propositions contenant une quantification universelle ou existentielle