QCM : Analyse des limites et fonctions de référence — 22 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle est la limite de \(\ln(x)\) lorsque \(x\to 0^+\) ?

0
\(+\infty\)
\(-\infty\)
1

\(-\infty\)

Explication

Le logarithme népérien décroît sans borne quand son argument tend vers 0 par valeurs positives. Ce n’est donc ni une limite finie ni une divergence vers \(+\infty\).

2. Quelle est la limite de \(\frac1x\) lorsque \(x\to 0^-\) ?

\(-\infty\)
\(+\infty\)
0^+
0^-

\(-\infty\)

Explication

Quand \(x\) tend vers 0 par valeurs négatives, \(\frac1x\) devient très grand en valeur absolue et reste négatif. La limite est donc \(-\infty\).

3. Quelle est la limite de la suite géométrique \(q^n\) quand \(-1<q<1\) et \(n\to +\infty\) ?

\(1\)
\(-\infty\)
\(+\infty\)
0

0

Explication

Si le module de \(q\) est strictement inférieur à 1, les puissances \(q^n\) se rapprochent de 0. Le signe de \(q\) n’empêche pas cette convergence.

4. Quand une courbe admet-elle une asymptote horizontale de la forme \(y=a\) ?

Quand \(f(x)\) diverge vers \(\pm\infty\) lorsque \(x\to b\)
Quand \(f(x)\) tend vers \(a\) lorsque \(x\to\pm\infty\)
Quand \(f(x)\) est définie seulement en \(x=a\)
Quand \(f(x)\) coupe l’axe des abscisses en un point unique

Quand \(f(x)\) tend vers \(a\) lorsque \(x\to\pm\infty\)

Explication

Une asymptote horizontale correspond à une limite finie à l’infini. Si \(f(x)\to a\) quand \(x\to\pm\infty\), alors la droite \(y=a\) est asymptote horizontale.

5. Si \(f(x)\le g(x)\le h(x)\) et que \(f\) et \(h\) ont la même limite finie \(\ell\), que peut-on conclure ?

\(g\) tend vers \(+\infty\)
\(g\) n’a pas de limite
\(g\) tend vers une valeur comprise entre 0 et 1
\(g\) tend aussi vers \(\ell\)

\(g\) tend aussi vers \(\ell\)

Explication

C’est le théorème d’encadrement : si deux fonctions qui encadrent \(g\) ont la même limite finie, alors \(g\) a cette même limite. La valeur de \(\ell\) est donc conservée.

6. Si une suite \((u_n)\) est croissante et majorée, quelle propriété possède-t-elle ?

Elle oscille sans limite
Sa limite est forcément égale au majorant
Elle converge
Elle diverge nécessairement

Elle converge

Explication

Une suite monotone bornée converge. Le majorant borne la suite, mais la limite n’est pas forcément égale à ce majorant.

7. Quelle est la condition indiquée par le discriminant pour une équation du second degré lorsque \(\Delta<0\) ?

Une racine réelle double
Une racine réelle et une racine complexe
Aucune racine réelle
Deux racines réelles distinctes

Aucune racine réelle

Explication

Quand \(\Delta<0\), le trinôme n’admet pas de solution réelle. Dans ce cas, son signe est celui de \(a\) partout.

8. Que vaut \(e^x\) pour tout réel \(x\) ?

Il peut être négatif si \(x<0\)
Il est nul pour \(x=0\)
Il est toujours strictement positif
Il est toujours supérieur ou égal à 1

Il est toujours strictement positif

Explication

La fonction exponentielle ne prend jamais de valeur nulle ou négative : \(e^x>0\) pour tout réel \(x\). À \(x=0\), on obtient \(e^0=1\), pas 0.

9. Quelle est l’équation de la tangente à la courbe de \(f\) au point d’abscisse \(a\) ?

\(y=f(a)(x-a)+f'(a)\)
\(y=f(a)+f'(a)\)
\(y=f'(a)(x-a)+f(a)\)
\(y=f'(x)(x-a)+f(a)\)

\(y=f'(a)(x-a)+f(a)\)

Explication

L’équation de la tangente combine la pente \(f'(a)\) et le point \((a,f(a))\). La forme correcte est donc \(y=f'(a)(x-a)+f(a)\).

10. Que peut-on dire d’une fonction concave à propos de sa dérivée seconde ?

Elle est toujours croissante
Elle est nulle partout
Elle est négative
Elle est positive

Elle est négative

Explication

Une fonction concave se caractérise par une dérivée décroissante, ce qui correspond à une dérivée seconde négative. À l’inverse, une fonction convexe a une dérivée seconde positive.

11. Quelle est la forme générale des solutions de l’équation différentielle $y'+ay=0$ ?

$x\mapsto ax+C$ avec $C\in\mathbb{R}$
$x\mapsto \frac{C}{x+a}$ avec $C\in\mathbb{R}$
$x\mapsto Ce^{-ax}$ avec $C\in\mathbb{R}$
$x\mapsto Ce^{ax}$ avec $C\in\mathbb{R}$

$x\mapsto Ce^{-ax}$ avec $C\in\mathbb{R}$

Explication

Pour une équation homogène du type $y'+ay=0$, les solutions sont exponentielles et s’écrivent $Ce^{-ax}$. La forme $Ce^{ax}$ correspondrait à une autre équation.

12. Comment détermine-t-on la constante d’une solution générale après avoir trouvé une condition initiale ?

On intègre l’équation une deuxième fois pour obtenir $C$
On remplace $x$ par la valeur initiale puis on résout l’équation obtenue pour $C$
On dérive la solution générale et on annule la dérivée
On remplace directement $C$ par la valeur initiale

On remplace $x$ par la valeur initiale puis on résout l’équation obtenue pour $C$

Explication

Une condition initiale consiste à évaluer la solution en un point donné, ce qui permet de calculer la constante $C$. On ne la trouve pas par dérivation supplémentaire.

13. Que représente l’intégrale d’une fonction continue positive sur un intervalle ?

L’aire sous la courbe sur cet intervalle
La pente moyenne de la courbe sur cet intervalle
La valeur maximale de la fonction sur cet intervalle
La distance entre les extrémités de l’intervalle

L’aire sous la courbe sur cet intervalle

Explication

Si la fonction est continue et positive, l’intégrale correspond à l’aire sous la courbe. Elle ne représente ni une pente ni une valeur maximale.

14. Si $f\le g$ sur $[a,b]$, quelle expression donne l’aire comprise entre les deux courbes ?

$\int_a^b \frac{g(x)}{f(x)}\,dx$
$\int_a^b (f-g)(x)\,dx$
$\int_a^b f(x)g(x)\,dx$
$\int_a^b (g-f)(x)\,dx$

$\int_a^b (g-f)(x)\,dx$

Explication

L’aire entre deux courbes se calcule avec la différence « courbe du dessus moins courbe du dessous », donc $\int_a^b (g-f)\,dx$. L’expression $\int_a^b (f-g)\,dx$ donnerait l’opposé.

15. Comment se calcule la probabilité de $B$ sachant $A$ ?

$P(A)\times P(B)$
$P(A\cup B)$
$\dfrac{P(B)}{P(A)}$
$\dfrac{P(A\cap B)}{P(A)}$

$\dfrac{P(A\cap B)}{P(A)}$

Explication

La probabilité conditionnelle de $B$ sachant $A$ est définie par $P_A(B)=\frac{P(A\cap B)}{P(A)}$. Le produit $P(A)P(B)$ correspond au cas d’indépendance.

16. Quelle formule donne la variance d’une variable aléatoire $X$ ?

$V(X)=\sqrt{E[X^2]}$
$V(X)=E[X]-E[X^2]$
$V(X)=E[X^2]-(E[X])^2$
$V(X)=E[X]\times E[X^2]$

$V(X)=E[X^2]-(E[X])^2$

Explication

La variance s’écrit $V(X)=E[(X-E(X))^2]=E[X^2]-(E[X])^2$. Cette formule mesure la dispersion autour de l’espérance.

17. Dans un schéma de Bernoulli, quelles sont les épreuves répétées ?

Des épreuves toutes différentes mais équiprobables
Des épreuves identiques et indépendantes
Des épreuves dépendantes et de probabilités variables
Des épreuves sans notion de succès ou d’échec

Des épreuves identiques et indépendantes

Explication

Un schéma de Bernoulli repose sur des épreuves identiques et indépendantes, chacune ayant une probabilité de succès fixée. Les épreuves dépendantes ne conviennent pas à ce cadre.

18. Si $X\sim B(n,p)$, quelle formule donne $P(X=k)$ ?

$np(1-p)$
$\binom{n}{k}(1-p)^k p^{n-k}$
$p^k(1-p)^k$
$\binom{n}{k}p^k(1-p)^{n-k}$

$\binom{n}{k}p^k(1-p)^{n-k}$

Explication

La loi binomiale s’écrit $P(X=k)=\binom{n}{k}p^k(1-p)^{n-k}$. Les autres expressions confondent la loi avec des moments ou inversent les puissances.

19. Quand peut-on affirmer que deux droites de l’espace sont parallèles ?

Quand leurs vecteurs directeurs sont colinéaires
Quand elles ont la même longueur
Quand elles appartiennent au même repère
Quand leurs vecteurs directeurs sont orthogonaux

Quand leurs vecteurs directeurs sont colinéaires

Explication

Deux droites sont parallèles si et seulement si leurs vecteurs directeurs sont colinéaires. L’orthogonalité indique au contraire une direction perpendiculaire.

20. Quelle est l’équation d’un plan de vecteur normal $(a,b,c)$ passant par $A(x_A,y_A,z_A)$ ?

$ax+by+cz=1$
$x+y+z=0$
$a(x-x_A)+b(y-y_A)+c(z-z_A)=0$
$(x-x_A)^2+(y-y_A)^2+(z-z_A)^2=0$

$a(x-x_A)+b(y-y_A)+c(z-z_A)=0$

Explication

L’équation cartésienne d’un plan s’écrit avec un vecteur normal et un point du plan sous la forme $a(x-x_A)+b(y-y_A)+c(z-z_A)=0$. Les autres propositions ne décrivent pas un plan général.

21. Quel indice permet d’accéder au premier élément d’une liste en Python ?

len(L)
0
1
-1

0

Explication

En Python, les indices commencent à 0, donc le premier élément est à l’indice 0. L’indice -1 désigne au contraire le dernier élément.

22. Que réalise l’instruction `L.append(x)` sur une liste `L` ?

Elle ajoute `x` à la fin de la liste `L`
Elle remplace tous les éléments de `L` par `x`
Elle supprime la première occurrence de `x` dans `L`
Elle insère `x` au début de la liste `L`

Elle ajoute `x` à la fin de la liste `L`

Explication

La méthode `append` ajoute un élément à la fin de la liste. La suppression de la première occurrence correspond plutôt à `remove(x)`.

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Fonction $x o x^n$ — limite à $ o o otinfty$ ?

Dépend de la parité et du signe de $n$.

Exponentielle $e^x$ — limite quand $x o- o- otinfty$ ?

Vers 0.

Logarithme $ o o otinfty$ — limite quand $x o0^+$ ?

Vers $- otinfty$.

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