Sujets du Grand Oral de Maths
Retrouve des sujets de Grand Oral de Maths rédigés complets, pour préparer ton oral efficacement et sans stress.
Peut-on dire qu’un tir au but repose uniquement sur la chance ?
Quand un joueur s’avance pour tirer un penalty, tout le stade retient son souffle : marquera-t-il ou non ? Certains y voient un geste de sang-froid, d’autres un simple coup de chance, mais derrière cette action décisive se cache en réalité une véritable situation probabiliste. Chaque tir résulte d’un enchaînement de choix et d’incertitudes, pour le tireur comme pour le gardien. Un penalty peut ainsi être modélisé comme une expérience aléatoire : le joueur peut réussir (but) ou échouer (raté), et ces choix stratégiques peuvent même être analysés grâce à la théorie des jeux. On peut alors se demander : un penalty dépend-il principalement de la chance, ou bien les probabilités — et en particulier les stratégies optimales — permettent-elles d’augmenter les chances de marquer ? Pour y répondre, nous verrons d’abord comment modéliser rigoureusement le penalty à l’aide des lois de probabilité (I), puis comment les probabilités et la théorie des jeux permettent au tireur et au gardien de construire une stratégie optimale (II). Enfin, nous analyserons l’efficacité réelle de ces modèles dans le monde du football (III).
Comment les mathématiques permettent-elles de classer équitablement les joueurs d’échecs ?
Lorsqu’on parle d’échecs, on entend souvent dire qu’un joueur a « 1800 Elo » ou « 2500 Elo ». Mais que représentent réellement ces nombres ? Ce classement, utilisé partout dans le monde, semble attribuer une valeur objective à la « force » d’un joueur. Pourtant, derrière ces chiffres se cache une construction mathématique ingénieuse : il s’agit de transformer des résultats de parties en probabilités de victoire et de les exprimer sur une échelle commune. Le système Elo repose sur des outils de calcul, de probabilités et de logarithmes, permettant de comparer les joueurs de tout niveau, qu’ils soient amateurs ou grands maîtres. Nous pouvons alors nous demander : comment les mathématiques permettent-elles de classer équitablement les joueurs d’échecs, quels que soient leurs niveaux ? Pour y répondre, nous verrons d’abord l’origine et les limites d’un classement basé sur les rapports de force (I), puis comment la transformation logarithmique vient linéariser les écarts et donner naissance à l’échelle Elo (II), avant d’expliquer comment le système s’autorégule dynamiquement vers un équilibre stable (III).
Comment a-t-on pu créer les fichiers MP3 à partir de la fonction ?
« La musique est un exercice caché d’arithmétique, l’esprit n’ayant pas conscience qu’il est en train de compter », affirmait Leibniz au XVIIIᵉ siècle. Cette citation illustre parfaitement le lien profond entre les mathématiques et la musique. Chaque note, chaque son que nous entendons peut être modélisé et analysé grâce à des outils mathématiques. Mais comment est-il possible qu’un fichier numérique, comme un MP3, reproduise la complexité et la richesse d’une musique jouée en direct ? La réponse repose sur la fonction sinus, qui permet de représenter et de décomposer les sons. Nous allons donc nous demander : comment a-t-on pu créer les fichiers MP3 à partir de la fonction sinus ? Pour y répondre, nous verrons d’abord la nature du son et la manière dont il peut être décrit par la fonction sinus, puis nous analyserons les travaux de Joseph Fourier et leur application à la synthèse numérique du son. Enfin, nous comprendrons comment cette théorie est mise en œuvre dans la création et la compression des fichiers MP3.
A-t-on moins de chances de réussir lorsque l’on s’appelle Kévin ?
L’idée de cette question m’est venue à la suite de la lecture d’un livre qui s'appelle La Revanche de Kévin écrit par Iegor Gran. Le protagoniste, Kevin, est confronté aux préjugés et aux discriminations tout au long de sa vie en raison de son prénom. Malgré ces défis, Kevin parvient finalement à surmonter les obstacles et à réaliser ses aspirations, ce qui donne tout son sens au titre du livre, La revanche de Kevin. Cette lecture m'a incité à me questionner sur le rôle potentiellement discriminatoire du prénom Kevin dans la société contemporaine. Plus précisément, je me suis demandé si le simple fait de porter ce prénom pouvait influencer les perspectives de réussite et les opportunités d'un individu. En cela, on peut se demander: A-t-on moins de chance de réussir lorsque l’on porte le prénom Kevin ? Dans un premier temps, je vais modéliser mathématiquement la situation du personnage du livre. Ensuite, nous explorerons les mécanismes par lesquels le simple fait de porter le prénom Kevin peut être source de discrimination. Nous analyserons les stéréotypes sociaux associés à ce prénom et les implications concrètes de ces préjugés sur les opportunités professionnelles, éducatives et sociales des individus concernés. Enfin, nous verrons que la situation de Kevin illustre une situation de trajectoire individuelle improbable.
Le paradoxe des anniversaires
On a tous déjà entendu quelqu’un s’exclamer : « Quelle coïncidence ! Deux personnes dans la même classe ont le même anniversaire ! » À première vue, cela semble extrêmement improbable : après tout, il y a 365 jours dans une année, et avoir deux personnes qui partagent exactement la même date paraît peu probable. Le paradoxe des anniversaires désigne le phénomène statistique selon lequel, dans un groupe de personnes relativement restreint, il est beaucoup plus probable que deux individus partagent le même anniversaire qu’on ne le pense intuitivement. Comment se fait-il que notre intuition nous fasse croire à l’impossibilité de cette coïncidence, alors que les calculs mathématiques montrent qu’elle survient très fréquemment ? Pour répondre à cette question, nous présenterons d’abord le paradoxe et sa modélisation mathématique (I), puis nous montrerons comment les outils mathématiques permettent de le comprendre et de l’approximer (II), et enfin nous analyserons son interprétation, ses applications concrètes et les leçons qu’il nous enseigne sur la pensée probabiliste (III).
Le paradoxe de Saint-Pétersbourg
Imaginons un jeu de hasard très simple : on lance une pièce jusqu’à obtenir « pile » pour la première fois, et plus ce résultat arrive tard, plus le gain est élevé. Ce jeu, inventé au XVIIIᵉ siècle par les frères Bernoulli, semble anodin… jusqu’à ce qu’on en fasse le calcul. En effet, ce calcul montre que l’espérance de gain est infinie ! Autrement dit, un joueur « rationnel » devrait accepter de payer n’importe quel prix pour jouer — ce qui, évidemment, n’a aucun sens. Ce paradoxe, connu sous le nom de paradoxe de Saint-Pétersbourg, met en évidence les limites de l’espérance mathématique lorsqu’elle est appliquée au comportement humain. Comment un raisonnement mathématique rigoureux peut-il conduire à une conclusion aussi absurde ? Nous verrons d’abord comment le paradoxe naît d’un calcul parfaitement logique (I), avant de comprendre pourquoi ce raisonnement échoue face à la réalité (II), puis comment Daniel Bernoulli a proposé une solution en introduisant la notion d’utilité (III).
Le paradoxe des deux enveloppes
En mathématiques, certains raisonnements, pourtant parfaitement logiques en apparence, mènent à des conclusions surprenantes, parfois absurdes. Ces situations, appelées paradoxes, mettent en lumière les limites de notre intuition et des outils mathématiques. Le paradoxe des deux enveloppes en est un exemple célèbre. On vous propose deux enveloppes contenant de l’argent : l’une renferme une somme X, l’autre exactement le double 2X. Vous choisissez une enveloppe, découvrez le montant, et devez décider si vous devez changer d’enveloppe pour espérer gagner plus. À première vue, le calcul de l’espérance semble montrer qu’il est toujours avantageux de changer, quelle que soit la somme observée. Mais ce raisonnement conduit à une contradiction : si c’était vrai, il faudrait changer en permanence, ce qui semble absurde. Pour comprendre ce paradoxe, il faut rappeler le rôle de l’espérance en probabilités. L’espérance mathématique mesure la valeur moyenne attendue d’une expérience aléatoire. Cependant, son utilisation peut être trompeuse si les hypothèses sont mal posées. Nous verrons d’abord comment le paradoxe des deux enveloppes semble logique au premier abord (I), puis pourquoi ce raisonnement est trompeur et comment comprendre l’espérance conditionnelle (II). Enfin, nous montrerons que dans la réalité, le paradoxe disparaît si l’on considère un jeu avec un montant maximum (III).
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