QCM : Dénombrements et ensembles finis (11 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Si A={1,3}A=\{1,3\} et B={3,5}B=\{3,5\}, quelle est la réunion A∪BA\cup B ?

{1,3,5}\{1,3,5\}
{1,5}\{1,5\}
{1,3}∪{3,5}={1,3,3,5}\{1,3\}\cup\{3,5\}=\{1,3,3,5\}
{3}\{3\}

$$\{1,3,5\}$$

Explication

La réunion contient les éléments appartenant à AA ou à BB, en regroupant chaque valeur une seule fois, ce qui donne {1,3,5}\{1,3,5\}. L’ensemble {3}\{3\} est leur intersection, tandis que les répétitions ne créent pas de nouveaux éléments.

2. Si A={1,2,3,4}A=\{1,2,3,4\} et B={3,4,5}B=\{3,4,5\}, quelle est l’intersection A∩BA\cap B ?

{3,4}\{3,4\}
{1,2}\{1,2\}
{1,2,3,4,5}\{1,2,3,4,5\}
{5}\{5\}

$$\{3,4\}$$

Explication

L’intersection rassemble les éléments présents à la fois dans AA et dans BB, ici 33 et 44. L’ensemble contenant les cinq valeurs correspondrait à la réunion, pas à l’intersection.

3. Soit E={∅,a,b}E=\{\varnothing, a, b\}. Quelle est la valeur de card⁡(E)\operatorname{card}(E) ?

22
11
00
33

$$3$$

Explication

Le cardinal compte les éléments de l’ensemble, et ici ceux-ci sont ∅\varnothing, aa et bb, soit trois éléments distincts. La présence de l’ensemble vide comme élément ne réduit pas le cardinal à zéro.

4. Quelle propriété caractérise un ensemble fini ?

Il décrit des éléments rangés selon un ordre imposé
Il rassemble des éléments définis par une relation continue
Il contient des éléments que l’on peut dénombrer
Il associe chaque élément à une valeur différente

Il contient des éléments que l’on peut dénombrer

Explication

Un ensemble fini est constitué d’éléments que l’on peut compter ou dénombrer. Le classement des éléments relève plutôt d’une liste ou d’un couple, et non de la définition d’un ensemble fini.

5. Que signifie le principe de multiplication dans un processus comportant deux étapes successives ?

Si les étapes offrent m et n possibilités, le total est n − m lorsque la seconde suit la première
Si les deux étapes offrent respectivement m et n possibilités, le total est m + n
Si la première étape offre m possibilités et la seconde n possibilités pour chacune d’elles, le total est m × n
Si la première étape offre m possibilités, le total est m × m, quelle que soit la seconde étape

Si la première étape offre m possibilités et la seconde n possibilités pour chacune d’elles, le total est m × n

Explication

Le principe de multiplication associe chaque possibilité de la première étape aux n possibilités de la seconde, ce qui donne m × n résultats simultanés. L’addition correspond plutôt à des choix entre des cas distincts, et non à des étapes successives combinées.

6. Combien de mots de quatre lettres peut-on former avec les 26 lettres de l’alphabet lorsque les répétitions sont autorisées ?

104 976104\,976 mots
456 976456\,976 mots
26×4=10426\times4=104 mots
358 800358\,800 mots

$$456\,976$$ mots

Explication

Les répétitions autorisées donnent 264=456 97626^4=456\,976 mots possibles, car chacune des quatre positions peut accueillir l’une des 26 lettres. Le nombre 358 800358\,800 correspond au cas où les lettres ne sont pas répétées.

7. Quelle est la fonction de la condition « sans répétition » dans le dénombrement d’une liste de longueur pp choisie parmi nn éléments distincts ?

Elle permet de sélectionner davantage de positions que d’éléments disponibles
Elle autorise le retour d’un élément après chaque position remplie
Elle rend l’ordre des éléments sélectionnés sans importance
Elle impose que chaque élément sélectionné soit retiré après son utilisation

Elle impose que chaque élément sélectionné soit retiré après son utilisation

Explication

La condition « sans répétition » modélise un tirage sans remise : après chaque choix, l’élément utilisé ne peut plus être repris, ce qui conduit aux possibilités décroissantes de l’arrangement. L’absence de remise ne supprime pas l’importance de l’ordre, car il s’agit toujours d’une liste.

8. Dans le dénombrement des anagrammes de PATRICE soumises à une contrainte de position, quelle étape doit être effectuée en premier ?

Ordonner toutes les lettres avant d’examiner les positions
Calculer le nombre total d’anagrammes sans contrainte
Diviser le résultat final par le nombre de positions libres
Déterminer les arrangements des positions contraintes

Déterminer les arrangements des positions contraintes

Explication

Les positions imposant une contrainte sont traitées en premier, puis les lettres restantes sont arrangées dans les positions libres. Calculer d’abord toutes les anagrammes ne tient pas compte de la restriction de position.

9. Quelle différence distingue le dénombrement général des anagrammes de PATRICE du dénombrement de celles qui commencent et se terminent par une consonne ?

Le premier utilise 777^7, tandis que le second autorise la répétition des lettres consonnes
Le premier utilise 7!7!, tandis que le second traite les positions contraintes avant les positions libres
Le premier utilise 5!5!, tandis que le second ignore les deux positions situées aux extrémités
Le premier utilise 4!4!, tandis que le second traite les voyelles avant les consonnes disponibles

Le premier utilise $$7!$$, tandis que le second traite les positions contraintes avant les positions libres

Explication

Comme les sept lettres de PATRICE sont distinctes, le dénombrement sans contrainte vaut 7!7!, alors qu’une contrainte sur les extrémités impose d’abord de choisir les consonnes qui les occupent, puis de placer les lettres restantes. La méthode ne consiste donc pas à ignorer les positions contraintes ni à autoriser des répétitions.

10. Pourquoi le nombre d’anagrammes d’un mot comportant des lettres répétées doit-il être corrigé par rapport à la formule n!n! ?

Parce que les lettres distinctes ne peuvent plus être déplacées entre elles
Parce que des permutations différentes produisent parfois le même arrangement visible
Parce que les lettres répétées imposent une position fixe dans chaque arrangement
Parce que chaque lettre répétée doit être retirée avant de former les arrangements

Parce que des permutations différentes produisent parfois le même arrangement visible

Explication

Lorsque certaines lettres sont identiques, échanger deux occurrences de la même lettre ne crée pas un nouvel arrangement visible ; la formule n!n! compte donc plusieurs fois une même anagramme. La présence de lettres répétées ne fixe toutefois pas leur position et n’empêche pas les lettres distinctes d’être permutées.

11. Pour répartir 16 billes distinctes dans 4 sacs contenant chacun 4 billes, quelle méthode de dénombrement faut-il appliquer ?

Utiliser une liste avec répétition et calculer 4164^{16}
Utiliser une permutation par cases et calculer 16!4!4!4!4!\frac{16!}{4!4!4!4!}
Utiliser une permutation simple et calculer 16!16!
Utiliser une combinaison sans répétition et calculer (164)\binom{16}{4}

Utiliser une permutation par cases et calculer $$\frac{16!}{4!4!4!4!}$$

Explication

La permutation par cases répartit les 16 éléments distincts entre quatre cases de tailles fixées, d’où la formule 16!4!4!4!4!\frac{16!}{4!4!4!4!}. La combinaison (164)\binom{16}{4} ne décrit que le choix d’un seul groupe de quatre billes et ne répartit pas les éléments restants.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 10 flashcards sur Dénombrements et ensembles finis.

Qu'est-ce qu'un ensemble fini ?

Un espace où les éléments peuvent être dénombrés.

Que signifie F ⊆ E pour des ensembles F et E ?

Tous les éléments de F appartiennent à E.

Qu'est-ce que l'intersection de deux ensembles A et B ?

L'ensemble des éléments appartenant à la fois à A et à B.

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