Flacons de parfum : agrandissement et volumes

Un parfumeur conditionne son parfum dans des flacons en forme de pyramide à base carrée. Le flacon standard a une base carrée de $4$ cm de côté et une hauteur de $6$ cm.

Pour fêter ses cinquante ans d'existence, la maison prévoit un flacon collector dont toutes les dimensions (côté de la base et hauteur) sont multipliées par $\dfrac{5}{2}$ par rapport au flacon standard.

  1. Calculer le volume du flacon standard, en cm³, puis en mL ($1$ cm³ $= 1$ mL).
  2. Donner les dimensions (côté de la base et hauteur) du flacon collector, en cm.
  3. Calculer le volume du flacon collector, en mL, en utilisant directement la formule du volume.
  4. Retrouver le volume du flacon collector en utilisant la propriété sur les volumes lors d'un agrandissement de coefficient $k = \dfrac{5}{2}$.
  5. Le flacon collector est vendu $250$ €. Calculer le prix au mL, arrondi au centime près.

Corrigé

  1. On applique la formule du volume d'une pyramide. La base est un carré de côté $4$ cm, donc d'aire $4 \times 4 = 16$ cm². La hauteur vaut $6$ cm.

    $V = \dfrac{16 \times 6}{3} = \dfrac{96}{3} = 32$

    Le flacon standard a un volume de $32$ cm³, soit $32$ mL.

  2. Toutes les dimensions sont multipliées par $\dfrac{5}{2} = 2{,}5$ :

    • côté de la base : $4 \times \dfrac{5}{2} = \dfrac{20}{2} = 10$ cm
    • hauteur : $6 \times \dfrac{5}{2} = \dfrac{30}{2} = 15$ cm

    Le flacon collector mesure $10$ cm de côté à la base et $15$ cm de hauteur.

  3. La base du flacon collector a pour aire $10 \times 10 = 100$ cm². On applique la formule du volume :

    $V' = \dfrac{100 \times 15}{3} = \dfrac{1\,500}{3} = 500$

    Le flacon collector a un volume de $500$ mL.

  4. Lors d'un agrandissement de coefficient $k$, les volumes sont multipliés par $k^3$. Avec $k = \dfrac{5}{2}$ :

    $k^3 = \left(\dfrac{5}{2}\right)^3 = \dfrac{5^3}{2^3} = \dfrac{125}{8}$

    $V' = V \times k^3 = 32 \times \dfrac{125}{8} = \dfrac{32 \times 125}{8} = \dfrac{4\,000}{8} = 500$

    On retrouve bien $V' = 500$ mL, ce qui confirme le résultat de la question 3.

  5. Le prix au mL est :

    $\dfrac{250}{500} = 0{,}50$

    Le flacon collector est vendu $0{,}50$ € par mL.

Pour réviser : Calculer le volume d'une pyramide

Volume d’un presse-papier en forme de pyramide

Un presse-papier en marbre a la forme d'une pyramide à base carrée. Sa base est un carré de côté $6$ cm et sa hauteur mesure $h = 8$ cm.

  1. Calculer l'aire de la base, en cm².
  2. Calculer le volume du presse-papier, en cm³.
  3. Convertir ce volume en mm³ (rappel : $1$ cm³ $= 1\,000$ mm³).

Corrigé

  1. La base est un carré de côté $6$ cm. Son aire vaut :

    $\mathcal{A} = 6 \times 6 = 36$

    L'aire de la base est $36$ cm².

  2. On applique la formule du volume d'une pyramide :

    $V = \dfrac{\mathcal{A} \times h}{3} = \dfrac{36 \times 8}{3} = \dfrac{288}{3} = 96$

    Le volume du presse-papier est $96$ cm³.

  3. On utilise la relation $1$ cm³ $= 1\,000$ mm³ :

    $96$ cm³ $= 96 \times 1\,000 = 96\,000$ mm³

    Le volume vaut $96\,000$ mm³.

Pour réviser : Calculer le volume d'une pyramide

Vrai/Faux : Calculs de volumes

[enonce]
Pour chaque affirmation suivante, vérifier si le calcul du volume proposé est exact. Indiquer si l'affirmation est Vraie ou Fausse.
[/enonce]

[etape]
Affirmation : Le volume d'une pyramide à base carrée de côté $5$ cm et de hauteur $9$ cm est $75$ cm³.
[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Bonne réponse !
Aire de la base : $5 \times 5 = 25$ cm².
$V = \dfrac{25 \times 9}{3} = \dfrac{225}{3} = 75$ cm³. Le résultat est correct.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
Vérifier le calcul : $V = \dfrac{5^2 \times 9}{3} = \dfrac{225}{3} = 75$ cm³.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est vraie. $V = \dfrac{25 \times 9}{3} = 75$ cm³.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : Le volume d'un cône de révolution de rayon $6$ cm et de hauteur $5$ cm vaut $60\pi$ cm³.
[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Exact !
$V = \dfrac{\pi \times 6^2 \times 5}{3} = \dfrac{\pi \times 36 \times 5}{3} = \dfrac{180\pi}{3} = 60\pi$ cm³.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
Reprendre le calcul : $\pi \times 36 \times 5 = 180\pi$, puis diviser par $3$ donne bien $60\pi$ cm³.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est vraie. $V = \dfrac{\pi \times 36 \times 5}{3} = 60\pi$ cm³.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : Le volume d'une pyramide à base rectangulaire de $4$ cm sur $3$ cm et de hauteur $10$ cm vaut $120$ cm³.
[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]C'est bien ça !
Aire de la base : $4 \times 3 = 12$ cm².
$V = \dfrac{12 \times 10}{3} = \dfrac{120}{3} = 40$ cm³ (pas $120$). L'affirmation oublie la division par $3$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
Le volume calculé sans diviser par $3$ donne $120$ cm³, mais la formule du volume d'une pyramide impose la division par $3$. Le bon résultat est $40$ cm³.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est fausse. Le calcul correct donne $V = \dfrac{12 \times 10}{3} = 40$ cm³, et non $120$ cm³.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : Un cône de révolution de diamètre $8$ cm et de hauteur $9$ cm a un volume exact de $192\pi$ cm³.
[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Bravo !
Le diamètre vaut $8$ cm donc le rayon vaut $4$ cm.
$V = \dfrac{\pi \times 4^2 \times 9}{3} = \dfrac{\pi \times 16 \times 9}{3} = \dfrac{144\pi}{3} = 48\pi$ cm³, pas $192\pi$.
$192\pi$ correspond au calcul fait avec le diamètre comme rayon, en oubliant la division par $3$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
Deux pièges fréquents : utiliser le diamètre comme rayon, et oublier la division par $3$. Le bon volume est $48\pi$ cm³.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est fausse. Avec le rayon $r = 4$ cm, $V = \dfrac{\pi \times 16 \times 9}{3} = 48\pi$ cm³.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : Une pyramide a un volume de $90$ cm³ et une hauteur de $5$ cm. Son aire de base est de $54$ cm².
[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Tu as raison !
À partir de $V = \dfrac{\mathcal{A} \times h}{3}$, on isole $\mathcal{A} = \dfrac{3V}{h} = \dfrac{3 \times 90}{5} = \dfrac{270}{5} = 54$ cm². L'affirmation est juste.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
Inverser la formule : $\mathcal{A} = \dfrac{3V}{h} = \dfrac{270}{5} = 54$ cm².[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est vraie. $\mathcal{A} = \dfrac{3 \times 90}{5} = 54$ cm².
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : Pour un cône de révolution, doubler la hauteur tout en gardant le même rayon multiplie le volume par $4$.
[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
$V = \dfrac{\pi r^2 h}{3}$. Si $h$ devient $2h$ (avec $r$ inchangé), $V$ devient $\dfrac{\pi r^2 \times 2h}{3} = 2V$ : le volume est multiplié par $2$, pas par $4$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
Le volume est proportionnel à la hauteur lorsque le rayon ne change pas : si la hauteur double, le volume double seulement.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est fausse. Doubler uniquement la hauteur multiplie le volume par $2$, pas par $4$.
[/solution]
[/etape]

QCM : Volume d’une pyramide

[enonce]
Ce QCM porte sur le calcul du volume d'une pyramide. Pour chaque question, choisir la bonne réponse parmi les 4 propositions.
[/enonce]

[etape]
Quelle est la formule du volume d'une pyramide ?
[qcm]
[option]$V = \text{Aire de la base} \times h$[/option]
[option correct="true"]$V = \dfrac{\text{Aire de la base} \times h}{3}$[/option]
[option]$V = \dfrac{\text{Aire de la base} \times h}{2}$[/option]
[option]$V = \dfrac{4 \times \text{Aire de la base} \times h}{3}$[/option]
[reponse statut="correct"]Bonne réponse !
Le volume d'une pyramide est le tiers du produit de l'aire de la base par la hauteur.[/reponse]
[reponse motif="$V = \text{Aire de la base} \times h$"]Non.
Cette formule est celle du volume d'un prisme ou d'un pavé droit, pas celle d'une pyramide.[/reponse]
[reponse motif="$V = \dfrac{\text{Aire de la base} \times h}{2}$"]Non.
Le coefficient est $\dfrac{1}{3}$ et non $\dfrac{1}{2}$. Penser au cône qui partage la même structure de formule.[/reponse]
[reponse motif="$V = \dfrac{4 \times \text{Aire de la base} \times h}{3}$"]Non.
Le coefficient $\dfrac{4}{3}$ apparaît dans la formule du volume d'une boule, pas dans celle d'une pyramide.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Bien retenir : volume d'une pyramide = aire de la base $\times$ hauteur, divisé par $3$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
Calculer le volume d'une pyramide à base carrée de côté $9$ cm et de hauteur $4$ cm.
[qcm]
[option]$36$ cm³[/option]
[option]$324$ cm³[/option]
[option correct="true"]$108$ cm³[/option]
[option]$162$ cm³[/option]
[reponse statut="correct"]Exactement !
L'aire de la base carrée vaut $9 \times 9 = 81$ cm².
$V = \dfrac{81 \times 4}{3} = \dfrac{324}{3} = 108$ cm³.[/reponse]
[reponse motif="$36$ cm³"]Non.
On a multiplié $9$ par $4$ sans élever $9$ au carré : la base est un carré, son aire est $9^2 = 81$ cm².[/reponse]
[reponse motif="$324$ cm³"]Non.
On a oublié de diviser par $3$ : c'est le volume d'un prisme à base carrée, pas d'une pyramide.[/reponse]
[reponse motif="$162$ cm³"]Non.
On a divisé par $2$ au lieu de $3$. La formule de la pyramide divise par $3$, pas par $2$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Calculer d'abord l'aire de la base carrée ($9^2$), puis appliquer la formule en divisant par $3$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
Calculer le volume de la pyramide $SABCD$ à base rectangulaire ci-dessous : $AB = 8$ cm, $BC = 5$ cm et hauteur $SH = 6$ cm.

Pyramide SABCD à base rectangulaire 8 cm sur 5 cm, hauteur 6 cm

[qcm]
[option]$240$ cm³[/option]
[option]$120$ cm³[/option]
[option correct="true"]$80$ cm³[/option]
[option]$48$ cm³[/option]
[reponse statut="correct"]C'est bien ça !
L'aire de la base rectangulaire vaut $8 \times 5 = 40$ cm².
$V = \dfrac{40 \times 6}{3} = \dfrac{240}{3} = 80$ cm³.[/reponse]
[reponse motif="$240$ cm³"]Non.
On a oublié la division par $3$. Le volume d'une pyramide est le tiers du produit aire de base $\times$ hauteur.[/reponse]
[reponse motif="$120$ cm³"]Non.
On a divisé par $2$ au lieu de $3$.[/reponse]
[reponse motif="$48$ cm³"]Non.
On a peut-être confondu les longueurs dans le calcul. L'aire de la base rectangulaire est $8 \times 5 = 40$ cm², à multiplier par la hauteur puis à diviser par $3$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Calculer l'aire du rectangle de base ($8 \times 5$), puis appliquer la formule du volume d'une pyramide.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
Une pyramide a pour base un triangle rectangle dont les côtés de l'angle droit mesurent $6$ cm et $4$ cm. La hauteur de la pyramide vaut $10$ cm. Quel est son volume ?
[qcm]
[option]$240$ cm³[/option]
[option correct="true"]$40$ cm³[/option]
[option]$80$ cm³[/option]
[option]$120$ cm³[/option]
[reponse statut="correct"]Bravo !
La base est un triangle rectangle, son aire vaut $\dfrac{6 \times 4}{2} = 12$ cm².
$V = \dfrac{12 \times 10}{3} = \dfrac{120}{3} = 40$ cm³.[/reponse]
[reponse motif="$240$ cm³"]Non.
On a oublié à la fois la division par $2$ pour l'aire du triangle et la division par $3$ pour le volume.[/reponse]
[reponse motif="$80$ cm³"]Non.
On a oublié de diviser par $2$ pour calculer l'aire du triangle rectangle.[/reponse]
[reponse motif="$120$ cm³"]Non.
On a oublié de diviser par $3$ : il s'agirait alors de l'aire de la base multipliée par la hauteur.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
La base étant un triangle rectangle, son aire est $\dfrac{\text{produit des côtés de l'angle droit}}{2}$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
Une pyramide à base carrée a un volume de $200$ cm³ et une hauteur de $6$ cm. Quelle est l'aire de sa base ?
[qcm]
[option]$33{,}3$ cm²[/option]
[option correct="true"]$100$ cm²[/option]
[option]$50$ cm²[/option]
[option]$1\,200$ cm²[/option]
[reponse statut="correct"]Tu as raison !
À partir de $V = \dfrac{\mathcal{A} \times h}{3}$, on isole $\mathcal{A} = \dfrac{3V}{h} = \dfrac{3 \times 200}{6} = \dfrac{600}{6} = 100$ cm².[/reponse]
[reponse motif="$33{,}3$ cm²"]Non.
On a divisé $200$ par $6$ : il fallait d'abord multiplier par $3$ avant de diviser par la hauteur.[/reponse]
[reponse motif="$50$ cm²"]Non.
On a multiplié $200$ par $\dfrac{1}{4}$ environ : le facteur correct issu de l'inversion de la formule est $\dfrac{3}{h}$, pas $\dfrac{1}{4}$.[/reponse]
[reponse motif="$1\,200$ cm²"]Non.
On a multiplié $200$ par $6$ : il fallait diviser par $6$ après avoir multiplié par $3$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Inverser la formule du volume : si $V = \dfrac{\mathcal{A} \times h}{3}$, alors $\mathcal{A} = \dfrac{3V}{h}$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
Pour une pyramide donnée, on indique deux valeurs : l'arête latérale ($SA = 13$ cm) et la longueur du segment $[AH]$ entre un sommet de la base et le pied de la hauteur ($AH = 5$ cm). Que vaut la hauteur $SH$ de cette pyramide ?
[qcm]
[option]$8$ cm[/option]
[option]$18$ cm[/option]
[option correct="true"]$12$ cm[/option]
[option]$\sqrt{194}$ cm[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
Le triangle $SAH$ est rectangle en $H$ (la hauteur est perpendiculaire à la base). En appliquant le théorème de Pythagore : $SH^2 = SA^2 - AH^2 = 169 - 25 = 144$, d'où $SH = 12$ cm.[/reponse]
[reponse motif="$8$ cm"]Non.
On a soustrait $13 - 5 = 8$ : il faut utiliser le théorème de Pythagore, pas une simple soustraction.[/reponse]
[reponse motif="$18$ cm"]Non.
On a additionné les deux longueurs : la hauteur s'obtient par Pythagore dans le triangle $SAH$ rectangle en $H$.[/reponse]
[reponse motif="$\sqrt{194}$ cm"]Non.
On a additionné les carrés au lieu de soustraire : ici, l'hypoténuse est $SA$, donc $SH^2 = SA^2 - AH^2$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Reconnaître le triangle rectangle dans la pyramide ; appliquer Pythagore en distinguant l'hypoténuse des côtés de l'angle droit.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]