QCM : Calcul littéral et fractions rationnelles — 16 questions

Questions et réponses du QCM

1. Dans quel ordre faut-il généralement simplifier une fraction rationnelle ?

Simplifier les termes séparés, additionner les facteurs, puis déterminer les valeurs interdites
Factoriser, déterminer les valeurs interdites, simplifier les facteurs communs, puis écrire la condition d’existence
Développer les deux expressions, supprimer les variables communes, puis écrire le résultat
Déterminer les valeurs interdites, additionner numérateur et dénominateur, puis factoriser le quotient

Factoriser, déterminer les valeurs interdites, simplifier les facteurs communs, puis écrire la condition d’existence

Explication

La méthode consiste à factoriser le numérateur et le dénominateur, repérer les valeurs pour lesquelles le dénominateur est nul, simplifier les facteurs communs, puis conserver la condition d’existence. Développer ou supprimer des variables terme à terme ne respecte pas les règles de simplification d’un quotient.

2. Sous quelles conditions l’identité x:z=y:tx:z=y:t équivaut-elle à ty=zx\frac{t}{y}=\frac{z}{x} ?

Lorsque les deux quotients sont définis, même si un terme vaut zéro
Lorsque xx, yy, zz et tt sont tous non nuls
Lorsque xx et zz sont positifs, avec yy et tt quelconques
Lorsque x=yx=y et z=tz=t, sans autre condition

Lorsque $$x$$, $$y$$, $$z$$ et $$t$$ sont tous non nuls

Explication

La transformation en quotients inversés exige que les quatre nombres soient non nuls, afin que toutes les divisions utilisées soient définies. Le fait que les quotients initiaux soient définis ne garantit pas que chaque terme requis dans la nouvelle égalité soit non nul.

3. Comment simplifier am×ana^m\times a^n lorsque aa est non nul ?

amna^{mn}
amna^{m-n}
am+na^{m+n}
(2a)m+n(2a)^{m+n}

$$a^{m+n}$$

Explication

Lorsqu’on multiplie des puissances de même base, on additionne leurs exposants, d’où am×an=am+na^m\times a^n=a^{m+n}. La multiplication des exposants s’applique à une puissance d’une puissance, comme dans (am)n(a^m)^n.

4. Quelle expression obtient-on en développant x(yz)x-(y-z) ?

x+y+zx+y+z
x+yzx+y-z
xy+zx-y+z
xyzx-y-z

$$x-y+z$$

Explication

Soustraire une parenthèse change le signe de chacun de ses termes, donc x(yz)=xy+zx-(y-z)=x-y+z. L’expression x+yzx+y-z correspondrait à l’ajout de yzy-z, et non à sa soustraction.

5. Que représente la puissance ana^{-n} lorsque aa est non nul et nn est un entier naturel non nul ?

La puissance an1a^{n-1}
L’opposé de ana^n
Le produit de aa par n-n
L’inverse de ana^n

L’inverse de $$a^n$$

Explication

Un exposant négatif indique que l’on prend l’inverse de la puissance correspondante, donc an=1ana^{-n}=\frac{1}{a^n}. Il ne signifie ni l’opposé de la puissance ni une multiplication par l’exposant.

6. Quelle condition équivaut à ab0ab\ne0 pour deux nombres aa et bb ?

a=0a=0 ou b=0b=0
a0a\ne0 et b0b\ne0
a>0a>0 et b>0b>0
aba\ne b et a+b0a+b\ne0

$$a\ne0$$ et $$b\ne0$$

Explication

Un produit est non nul si et seulement si chacun de ses facteurs est non nul, donc ab0ab\ne0 équivaut à a0a\ne0 et b0b\ne0. La présence d’un seul facteur nul rendrait au contraire le produit égal à zéro.

7. Quelle factorisation met correctement en évidence le facteur commun dans ab+acab+ac ?

a(bc)a(b-c)
(a+b)(a+c)(a+b)(a+c)
b(a+c)b(a+c)
a(b+c)a(b+c)

$$a(b+c)$$

Explication

Les deux termes contiennent le facteur commun aa, ce qui donne ab+ac=a(b+c)ab+ac=a(b+c). L’écriture a(bc)a(b-c) changerait le signe du second terme et ne serait donc pas équivalente.

8. Comment définit-on un polynôme ?

Une somme algébrique de monômes
Un produit de facteurs littéraux semblables
Une expression réduite à un seul terme littéral
Un quotient de deux expressions algébriques

Une somme algébrique de monômes

Explication

Un polynôme est construit comme une somme algébrique de monômes. Une expression constituée d’un seul terme relève de la notion de monôme, et non de la définition générale du polynôme.

9. Dans quelles conditions un produit abab est-il égal à zéro ?

Lorsque les facteurs ont des signes opposés
Lorsque les deux facteurs sont strictement positifs
Lorsque les deux facteurs sont différents de zéro
Lorsqu’au moins un des facteurs est nul

Lorsqu’au moins un des facteurs est nul

Explication

La règle du produit nul affirme que ab=0ab=0 dès qu’au moins un facteur vaut zéro. Deux facteurs de signes opposés donnent plutôt un produit négatif, qui n’est pas nécessairement nul.

10. Quelle égalité remarquable permet de développer (ab)2 (a-b)^2 ?

a2b2a^2-b^2
a2+2ab+b2a^2+2ab+b^2
a2+b2a^2+b^2
a22ab+b2a^2-2ab+b^2

$$a^2-2ab+b^2$$

Explication

Le carré d’une différence se développe selon (ab)2=a22ab+b2 (a-b)^2=a^2-2ab+b^2 , avec un terme double négatif. L’expression a2b2a^2- b^2 correspond à la différence de deux carrés, et non au carré d’une différence.

11. Pour des nombres non nuls xx, yy, zz et tt, quelle égalité est équivalente à x:y=z:tx:y=z:t ?

xz=ytxz=yt
xy=ztxy=zt
x+t=y+zx+t=y+z
xt=zyxt=zy

$$xt=zy$$

Explication

Une égalité de quotients x:y=z:tx:y=z:t se transforme en produit en croix, ce qui donne xt=zyxt=zy. L’égalité xz=ytxz=yt associe les termes dans un autre ordre et ne traduit pas cette proportion.

12. Si aa est non nul et nn est un entier naturel non nul, quel produit vaut nécessairement 11 ?

an×ana^{-n}\times a^{-n}
an+ana^{-n}+a^n
anana^n-a^{-n}
an×ana^{-n}\times a^n

$$a^{-n}\times a^n$$

Explication

La puissance ana^{-n} est l’inverse de ana^n, donc leur produit vaut 11. Une somme, une différence ou le produit de deux puissances négatives ne possède pas cette propriété générale.

13. Quelle description correspond à un monôme ?

Un quotient dont le numérateur et le dénominateur sont littéraux
Une somme algébrique composée de plusieurs expressions littérales distinctes
Un produit de deux polynômes présentant nécessairement deux termes
Une expression formée d’un coefficient, d’une partie littérale et d’un degré

Une expression formée d’un coefficient, d’une partie littérale et d’un degré

Explication

Un monôme comporte un coefficient, une partie littérale et un degré ; tout nombre non nul est également un monôme. Une somme algébrique de monômes correspond plutôt à la définition d’un polynôme.

14. Quelle valeur prend a0a^0 pour un nombre non nul aa ?

a2a^2
00
11
aa

$$1$$

Explication

Par définition des puissances entières, a0=1a^0=1 pour un nombre non nul aa. La valeur aa correspond à a1a^1, ce qui constitue une confusion fréquente.

15. Qu’est-ce qu’une fraction rationnelle ?

Une somme de deux polynômes ayant le même degré
Un produit de deux monômes de coefficients rationnels
Un quotient dont le numérateur et le dénominateur sont des expressions littérales
Une différence entre deux expressions comportant une variable

Un quotient dont le numérateur et le dénominateur sont des expressions littérales

Explication

Une fraction rationnelle est un quotient formé d’un numérateur et d’un dénominateur qui sont des expressions littérales. Le numérateur se trouve au-dessus de la barre de fraction, tandis que le dénominateur se trouve au-dessous.

16. Quelles solutions décrit l’égalité a2=b2a^2=b^2 ?

a=b2a=b^2 ou b=a2b=a^2
a=ba=b avec aa et bb positifs
a=ba=b ou a=ba=-b
a+b=0a+b=0 dans tous les cas

$$a=b$$ ou $$a=-b$$

Explication

Deux nombres ont le même carré lorsqu’ils sont égaux ou opposés, ce qui donne a=ba=b ou a=ba=-b. La condition de positivité n’est pas requise, car un nombre et son opposé ont le même carré.

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Qu'est-ce qu'un monôme en algèbre ?

Une expression avec un coefficient, une partie littérale et un degré.

Tout nombre non nul est-il un monôme ?

Oui, tout nombre différent de zéro est un monôme.

Qu'est-ce qu'un polynôme ?

Une somme algébrique de monômes.

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