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Fondements des mathématiques 120

Le cours Fondements des mathématiques 120 fournit un raisonnement mathématique complexe et comprend l’étude des aspects numériques et logiques des mathématiques, de la statistique et des probabilités. Les personnes apprenantes décriront des fonctions et les représenteront sous forme de graphiques; réfléchiront à des stratégies de résolution de problèmes; feront preuve d’esprit critique et appliqueront leurs connaissances à la logique et aux conjectures; calculeront des statistiques; décriront des événements probables. Elles représenteront l’information sous forme de tableaux, de graphiques et de diagrammes. Elles mettront également en pratique les connaissances préalables sur les relations et les fonctions, ainsi que leurs aptitudes de raisonnement, tirées du cours Fondements des mathématiques 110.

Les thèmes abordés comprennent : la distribution normale; l’écart-type; l’intervalle de confiance; la théorie des ensembles; les énoncés conditionnels; les probabilités; le théorème du binôme; les fonctions polynomiales, exponentielles, logarithmiques et sinusoïdales.

On recommande de suivre le cours Fondements des mathématiques 110 avant de s’inscrire au cours Fondements des mathématiques 120.

CONTEXTES ET CONCEPTS

Stratégies

  • Utiliser des algorithmes, des procédures mentales, des outils et technologies et d’autres stratégies
  • Utiliser les stratégies les plus efficaces
  • Déterminer le caractère raisonnable d’une réponse et expliquer le raisonnement
Processus

  • Utilisation de la calculatrice
  • Modélisation et utilisation des simulations
  • Raisonnements déductif et inductif
  • Calcul de la moyenne, de la médiane et du mode
  • Utilisation des diagrammes de Venn
  • Application du principe fondamental du dénombrement (ou du principe de multiplication)
Maîtrise

  • Modes de présentation de l’information et des données
  • Représentation des ensembles
Communication

  • Explication des données interprétées
  • Notations d’ensembles
  • Introduction des termes élément, ensemble vide, ensembles disjoints, sous-ensemble, ensemble référentiel, complément, union, intersection
  • Introduction des termes réciproque, inverse, contraposée, contre-exemple
  • Utilisation du symbole factoriel
  • Introduction du terme asymptote
  • Utilisation des termes amplitude et période
12e Année

Volet: Relations et fonctions

Grandes idées: Raisonnement algébrique et graphique

Descripteurs de compétences : Résoudre des problèmes comprenant des fonctions polynomiales (de degré ≤ 3).

Compétences globales : CM, PCRP

Indicateurs de réussite :

  • Décrire les caractéristiques des fonctions polynomiales selon leurs graphiques.
  • Décrire les caractéristiques des fonctions polynomiales selon leurs équations.
  • Apparier les équations d’un ensemble donné à leur graphique correspondant.
  • Présenter des données sous forme de graphique et déterminer le type de fonction polynomiale qui correspond le mieux aux données.
  • Interpréter et expliquer des graphiques de fonctions polynomiales donnés modélisant des situations.
  • Résoudre des problèmes contextuels, et justifier les solutions, comprenant des données qui sont le mieux représentées par des graphiques ou des équations de fonctions polynomiales.

Descripteurs de compétences : Résoudre des problèmes en représentant des données à l’aide de fonctions exponentielles et logarithmiques.

Compétences globales : CM, PCRP

Indicateurs de réussite :

  • Décrire les caractéristiques des fonctions exponentielles ou logarithmiques selon leurs graphiques.
  • Décrire les caractéristiques des fonctions exponentielles ou logarithmiques selon leurs équations.
  • Apparier les équations d’un ensemble donné à leur graphique correspondant.
  • Présenter des données sous forme de graphique et déterminer quelle fonction, exponentielle ou logarithmique, correspond le mieux aux données.
  • Interpréter des graphiques de fonctions exponentielles ou logarithmiques modélisant des situations (p. ex., croissance de la population).
  • Résoudre des problèmes contextuels comprenant des données qui sont le mieux représentées par des graphiques ou des équations de fonctions exponentielles ou logarithmiques.

Descripteurs de compétences : Résoudre des problèmes en représentant des données à l’aide de fonctions sinusoïdales.

Compétences globales : CM, PCRP

Indicateurs de réussite :

  • Décrire les caractéristiques des fonctions sinusoïdales selon leurs graphiques.
  • Décrire les caractéristiques des fonctions sinusoïdales selon leurs équations.
  • Apparier les équations d’un ensemble donné à leur graphique correspondant.
  • Présenter des données sous forme de graphique et déterminer si la fonction sinusoïdale correspond le mieux aux données.
  • Interpréter des graphiques de fonctions sinusoïdales modélisant des situations (p. ex., marées océaniques).
  • Résoudre des problèmes contextuels comprenant des données qui sont le mieux représentées par des graphiques ou des équations de fonctions sinusoïdales.

Volet: Raisonnement logique

Grandes idées: Raisonnement numérique et logique

Descripteurs de compétences : Analyser des énigmes et des jeux faisant appel au raisonnement numérique et logique.

Compétences globales : PCRP, CSAG

Indicateurs de réussite :

  • Réfléchir à des moyens d’élaborer des stratégies pour résoudre des énigmes et des jeux faisant appel au raisonnement numérique et logique.
  • Réfléchir à des moyens de vérifier des stratégies pour résoudre des énigmes et des jeux faisant appel au raisonnement numérique et logique.
  • Créer des variantes d’énigmes et de jeux faisant appel au raisonnement numérique et logique, notamment quant aux règles et aux façons de gagner ou d’obtenir une solution.

Grandes idées: Théorie des ensembles

Descripteurs de compétences : Résoudre des problèmes ayant trait à la théorie des ensembles.

Compétences globales : CM, PCRP

Indicateurs de réussite :

  • Expliquer les ensembles vides, les ensembles disjoints, les sous-ensembles et les ensembles référentiels à l’aide d’exemples contextuels.
  • Décrire le processus de définition des ensembles par leurs caractéristiques.
  • Formuler l’information à l’aide de diagrammes de Venn et de la notation d’ensembles.
  • Décrire les régions précisées dans les diagrammes de Venn à l’aide de mots comme et, ou, pas.
  • Déterminer les éléments du complément, de l’intersection ou de l’union de deux ensembles.
  • Déterminer les applications de la théorie des ensembles (p. ex., recherches sur Internet, analyse de données, catalogues de bibliothèques).
  • Cerner les erreurs courantes dans les problèmes comprenant des ensembles.
  • Écrire les solutions aux problèmes liés à des ensembles à l’aide de la notation des ensembles.

Grandes idées: Énoncés conditionnels

Descripteurs de compétences : Résoudre des problèmes de raisonnement logique comprenant des énoncés conditionnels.

Compétences globales : CM, PCRP

Indicateurs de réussite :

  • Analyser les énoncés si-alors, seulement si et si et seulement si.
  • Déterminer la réciproque, l’inverse et la contraposée d’énoncés de type si-alors.
  • Décrire des problèmes de raisonnement logique en utilisant des mots comme réciproque, inverse, contraposée.
  • Décrire les probabilités et justifier les séquences de décisions de type si et si-alors dans des contextes de raisonnement logique et d’énoncés conditionnels.
  • Prouver que la vérité d’un énoncé conditionnel n’implique pas la vérité de l’énoncé réciproque ou inverse à l’aide d’exemples et de tables de vérité.
  • Prouver que la vérité d’un énoncé conditionnel implique la vérité de l’énoncé contraposée à l’aide d’exemples et de tables de vérité.
  • Justifier les énoncés de type si et seulement si et décrire leur contexte.
  • Résumer les résultats d’arguments logiques dans des organisateurs graphiques et des tables de vérité en utilisant des mots comme biconditionnel, réciproque, inverse, contraposée.

Volet: Statistiques et probabilités

Grandes idées: Analyse de données

Descripteurs de compétences : Résoudre des problèmes contextuels comprenant des distributions normales, des écarts-types et des cotes Z.

Compétences globales : CM, PCRP

Indicateurs de réussite :

  • Expliquer la signification de l’écart-type à l’aide d’exemples.
  • Calculer l’écart-type d’un ensemble de données à l’aide d’une formule d’écart-type et d’une technologie.
  • Expliquer les propriétés de la distribution normale à l’aide d’exemples.
  • Justifier si des ensembles de données suivent approximativement une distribution normale.
  • Comparer les propriétés d’ensembles de données normalement distribuées dans des contextes semblables (p. ex., populations animales).
  • Discuter d’exemples d’utilisation de l’écart-type dans la prise de décisions.
  • Discuter de la cote Z pour des ensembles de données normalement distribués et leurs contextes.
  • Calculer les cotes Z pour des points précis dans des ensembles de données (p. ex., tableau de cotes Z).

Descripteurs de compétences : Interpréter des données à l’aide d’intervalles de confiance, de niveaux de confiance et de marges d’erreur.

Compétences globales : CM, PCRP

Indicateurs de réussite :

  • Expliquer la signification des intervalles de confiance, des marges d’erreur et des niveaux de confiance à l’aide d’exemples.
  • Justifier les inférences sur les données de population à l’aide d’intervalles de confiance.
  • Discuter d’exemples où l’on utilise les intervalles de confiance et les niveaux de confiance pour appuyer des positions.
  • Appuyer ou critiquer des positions ou des arguments à l’aide de données statistiques dans les médias.

Grandes idées: Hasard et incertitude

Descripteurs de compétences : Résoudre des problèmes liés à des énoncés de chance et de probabilité.

Compétences globales : CM, PCRP

Indicateurs de réussite :

  • Expliquer le lien entre la chance et la probabilité à l’aide d’exemples.
  • Exprimer les chances en probabilités et vice versa.
  • Déterminer les chances pour et les chances contre un résultat dans des problèmes de probabilité.
  • Expliquer comment les décisions peuvent être fondées sur la probabilité ou la chance, ainsi que sur des jugements subjectifs, à l’aide d’exemples.
  • Résoudre des problèmes contextuels comprenant des chances ou des probabilités.

Descripteurs de compétences : Résoudre des problèmes sur la probabilité d’événements mutuellement exclusifs et non mutuellement exclusifs.

Compétences globales : CM, PCRP

Indicateurs de réussite :

  • Classer et expliquer les événements mutuellement exclusifs ou non mutuellement exclusifs.
  • Expliquer quand deux événements sont complémentaires.
  • Représenter des événements mutuellement exclusifs (y compris des événements complémentaires) et non mutuellement exclusifs à l’aide de la notation d’ensembles, d’organisateurs graphiques ou de diagrammes de Venn.
  • Résoudre des problèmes contextuels comportant la probabilité d’événements mutuellement exclusifs, non mutuellement exclusifs et complémentaires.
  • Créer des problèmes comportant des événements mutuellement exclusifs ou non mutuellement exclusifs.

Descripteurs de compétences : Résoudre des problèmes comportant la probabilité de deux événements.

Compétences globales : PCRP

Indicateurs de réussite :

  • Comparer des événements dépendants et indépendants à l’aide d’exemples.
  • Déterminer la probabilité d’événements en fonction de l’occurrence d’événements antérieurs.
  • Déterminer la probabilité de deux événements dépendants ou indépendants.
  • Créer des problèmes contextuels qui nécessitent de déterminer la probabilité d’événements dépendants ou indépendants.

Descripteurs de compétences : Résoudre des problèmes comportant le principe fondamental du dénombrement.

Compétences globales : CM, PCRP

Indicateurs de réussite :

  • Compter le nombre total de choix possibles à l’aide d’organisateurs graphiques, de listes ou de diagrammes en arbre.
  • Représenter et résoudre des problèmes de dénombrement à l’aide d’organisateurs graphiques.
  • Expliquer pourquoi le nombre total de choix possibles est obtenu en multipliant plutôt qu’en additionnant le nombre de façons dont les choix individuels peuvent être faits, à l’aide d’exemples ainsi que du mot et.
  • Résoudre des problèmes en appliquant le principe fondamental du dénombrement.

Grandes idées: Combinatoire

Descripteurs de compétences : Appliquer les permutations pour résoudre des problèmes.

Compétences globales : CM, PCRP

Indicateurs de réussite :

  • Compter le nombre de façons d’ordonner les éléments d’un ensemble fini.
  • Déterminer le nombre de permutations pour tous les éléments d’un ensemble fini à l’aide de la notation factorielle.
  • Déterminer la valeur des factorielles.
  • Simplifier des fractions numériques ou algébriques contenant des factorielles au numérateur et au dénominateur.
  • Simplifier ou évaluer des rapports de factorielles.
  • Évaluer des expressions comportant des factorielles.
  • Déterminer le nombre de permutations de n éléments pris 𝑟 à la fois.
  • Analyser l’effet sur le nombre total de permutations lorsque deux éléments ou plus de l’ensemble sont identiques.
  • Résoudre des problèmes contextuels comportant des probabilités et des permutations.

Descripteurs de compétences : Résoudre des problèmes comportant des combinaisons.

Compétences globales : CM, PCRP

Indicateurs de réussite :

  • Expliquer la différence entre une permutation et une combinaison.
  • Déterminer le nombre de combinaisons de éléments différents pris r à la fois.
  • Résoudre des problèmes contextuels comportant des combinaisons et des probabilités.

Descripteurs de compétences : Développer les puissances d’un binôme.

Compétences globales : CM, PCRP

Indicateurs de réussite :

  • Expliquer les régularités trouvées dans la forme développée de (𝑥 + 𝑦)n, 𝑛 ≤ 4, en multipliant 𝑛 facteurs de (𝑥 + 𝑦)
  • Expliquer comment déterminer la rangée suivante du triangle de Pascal à partir de n’importe quelle rangée.
  • Relier les coefficients des termes de l’expansion de (𝑥 + 𝑦)n à la (𝑛 + 1)e ligne du triangle de Pascal.
  • Expliquer comment les coefficients des termes de l’expansion de (𝑥 + 𝑦)n sont déterminés à l’aide de combinaisons.
  • Développer (𝑥 +𝑦)n à l’aide du théorème du binôme.
  • Déterminer un terme précis dans l’expansion de (𝑥 + 𝑦)n.