QCM : Ensembles, applications et équivalences (27 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle propriété caractérise les objets réunis dans un ensemble ?

Ce sont des objets choisis parmi les parties d’un ensemble.
Ce sont des objets nécessairement ordonnés selon une règle.
Ce sont des collections d’ensembles pouvant se chevaucher.
Ce sont des objets définis et distincts, appelés éléments.

Ce sont des objets définis et distincts, appelés éléments.

Explication

Les éléments d’un ensemble sont des objets définis et distincts. Le fait d’être ordonnés caractérise plutôt une structure comme une suite, et non la définition d’un ensemble.

2. Si A est une partie de E, que désigne l’ensemble P(E) ?

L’ensemble de toutes les parties de E.
L’ensemble des éléments de E qui ne figurent pas dans A.
L’ensemble des parties de A qui contiennent chaque élément de E.
L’ensemble des éléments de A, comptés avec leur ordre.

L’ensemble de toutes les parties de E.

Explication

P(E) rassemble toutes les parties de E, c’est-à-dire tous les ensembles constitués d’éléments de E. L’ensemble des éléments de A est A lui-même, et non P(E).

3. Si (a, b) appartient à E × F, quelle condition doit être satisfaite ?

a et b appartiennent à E, et leur ordre peut être échangé.
a appartient à F et b appartient à E, avec des coordonnées égales.
a appartient à E et b appartient à F, dans cet ordre.
a et b appartiennent à E ∩ F, quelle que soit leur position.

a appartient à E et b appartient à F, dans cet ordre.

Explication

Un couple de E × F a sa première coordonnée dans E et sa deuxième dans F, et l’ordre des coordonnées compte. L’échange des coordonnées ne préserve donc pas nécessairement l’appartenance à E × F.

4. Quelle notation désigne le produit cartésien E × E lorsque les deux facteurs sont le même ensemble E ?

P(E)
2E
E ∪ E
E²

E²

Explication

Lorsque les deux facteurs sont égaux à E, le produit cartésien se note E². P(E) désigne plutôt l’ensemble des parties de E.

5. Une famille de parties de E a pour réunion E, mais certaines de ses parties se chevauchent. Comment la caractériser ?

Comme une partie de E, car elle contient tous ses éléments.
Comme une famille disjointe, puisque sa réunion vaut E.
Comme un recouvrement, car les chevauchements y sont possibles.
Comme une partition, puisque sa réunion couvre E.

Comme un recouvrement, car les chevauchements y sont possibles.

Explication

Un recouvrement est une famille de parties dont la réunion est E, et ses parties peuvent se chevaucher. Une partition exige en plus que ses parties soient deux à deux disjointes.

6. Quelles conditions font d’un ensemble de parties de E une partition de E ?

Leurs membres ont une intersection commune non vide et leur réunion vaut E.
Leurs membres sont non vides et leur réunion contient au moins une partie de E.
Leurs membres sont non vides, deux à deux disjoints, et leur réunion vaut E.
Leurs membres sont deux à deux disjoints, mais leur réunion peut être incluse dans E.

Leurs membres sont non vides, deux à deux disjoints, et leur réunion vaut E.

Explication

Une partition est formée de parties non vides, deux à deux disjointes, dont la réunion est E. Une famille dont la réunion est seulement incluse dans E ne couvre pas nécessairement tout E.

7. Quelle condition distingue une application d’une relation binaire générale entre deux ensembles ?

Chaque élément de l’ensemble d’arrivée possède exactement un antécédent dans l’ensemble de départ.
Chaque élément de l’ensemble d’arrivée est associé à un unique élément de l’ensemble de départ.
Chaque élément de l’ensemble de départ est associé à un unique élément de l’ensemble d’arrivée.
Chaque élément de l’ensemble de départ est associé à au moins un élément de l’ensemble d’arrivée.

Chaque élément de l’ensemble de départ est associé à un unique élément de l’ensemble d’arrivée.

Explication

Une application attribue à chaque élément de départ une image unique dans l’ensemble d’arrivée. Une relation peut associer plusieurs images à un même élément de départ, contrairement à une application.

8. Deux applications ayant le même domaine et les mêmes images en chaque point peuvent-elles être égales si leurs ensembles d’arrivée diffèrent ?

Oui, dès que leurs images coïncident sur le domaine commun.
Non, car elles doivent plutôt avoir le même ensemble de départ et des domaines différents.
Oui, si chaque image appartient aux deux ensembles d’arrivée.
Non, car l’égalité exige aussi le même ensemble d’arrivée.

Non, car l’égalité exige aussi le même ensemble d’arrivée.

Explication

L’égalité de deux applications requiert le même ensemble de départ, le même ensemble d’arrivée et la même image en chaque point. La coïncidence des valeurs sur le domaine ne suffit donc pas lorsque les ensembles d’arrivée diffèrent.

9. Soit f:E→Ff:E\to F et A⊂EA\subset E. Que fait la restriction de ff à AA ?

Elle définit une application de FF vers AA en inversant les couples de ff.
Elle définit une application de AA vers EE en envoyant chaque élément sur lui-même.
Elle définit une application de EE vers FF en modifiant les valeurs hors de AA.
Elle définit une application de AA vers FF en conservant les valeurs de ff sur AA.

Elle définit une application de $$A$$ vers $$F$$ en conservant les valeurs de $$f$$ sur $$A$$.

Explication

La restriction réduit l’ensemble de départ à AA et conserve, pour chaque élément de AA, sa valeur par ff. Modifier les valeurs hors de AA ne décrit pas la restriction, puisque ces éléments ne font plus partie de son domaine.

10. Une application f:E1→Ff:E_1\to F est prolongée à un ensemble EE contenant E1E_1. Quelle propriété doit vérifier le prolongement g:E→Fg:E\to F ?

Son ensemble d’arrivée doit être égal à E1E_1.
Sa restriction à E1E_1 doit être égale à ff.
Ses valeurs sur E1E_1 doivent être différentes de celles de ff.
Son ensemble de départ doit rester égal à E1E_1.

Sa restriction à $$E_1$$ doit être égale à $$f$$.

Explication

Un prolongement étend le domaine tout en conservant les valeurs de l’application initiale sur E1E_1, ce qui s’écrit g∣E1=fg|_{E_1}=f. Si le domaine restait égal à E1E_1, il n’y aurait pas d’extension à EE.

11. Si f:E→Ff:E\to F et g:F→Gg:F\to G, comment calcule-t-on (g∘f)(x) (g\circ f)(x) ?

On applique d’abord ff à xx, puis gg au résultat.
On applique ff deux fois à xx, puis on applique gg.
On additionne f(x)f(x) et g(x)g(x) pour obtenir le résultat.
On applique d’abord gg à xx, puis ff au résultat.

On applique d’abord $$f$$ à $$x$$, puis $$g$$ au résultat.

Explication

La composée vérifie (g∘f)(x)=g(f(x))(g\circ f)(x)=g(f(x)) : on calcule d’abord l’image par ff, puis l’image de ce résultat par gg. Lire les symboles de gauche à droite conduirait à appliquer gg en premier, ce qui ne correspond pas à cette définition.

12. Lorsque les domaines et codomaines sont compatibles, quelle égalité exprime l’associativité de la composition ?

h∘(g∘f)=h∘(f∘g)h\circ(g\circ f)=h\circ(f\circ g)
h∘(g∘f)=(h∘g)∘fh\circ(g\circ f)=(h\circ g)\circ f
h∘(g∘f)=f∘(g∘h)h\circ(g\circ f)=f\circ(g\circ h)
h∘(g∘f)=(g∘h)∘fh\circ(g\circ f)=(g\circ h)\circ f

$$h\circ(g\circ f)=(h\circ g)\circ f$$

Explication

L’associativité permet de regrouper les compositions de l’une ou l’autre manière sans modifier l’application obtenue. Inverser l’ordre des applications, comme dans f∘(g∘h)f\circ(g\circ h), ne découle pas de cette propriété.

13. Pour une application f:E→Ff : E \to F et une partie A⊂EA \subset E, comment définit-on l’image directe de AA ?

Comme l’ensemble des éléments de EE dont l’image appartient à AA
Comme l’ensemble des images f(a)f(a) des éléments aa de AA
Comme l’ensemble des éléments de FF qui possèdent un antécédent dans EE
Comme l’ensemble des antécédents dans EE d’un élément fixé de FF

Comme l’ensemble des images $$f(a)$$ des éléments $$a$$ de $$A$$

Explication

L’image directe rassemble les valeurs prises par ff sur les éléments de AA. La description par les éléments de EE dont l’image appartient à une partie de FF correspond plutôt à une image réciproque.

14. Pour une application f:E→Ff : E \to F et une partie B⊂FB \subset F, quel ensemble constitue l’image réciproque de BB ?

L’unique antécédent dans EE de chaque élément de BB
Les éléments de EE dont l’image par ff appartient à BB
Les éléments de FF qui possèdent un antécédent dans BB
Les images par ff des éléments de BB

Les éléments de $$E$$ dont l’image par $$f$$ appartient à $$B$$

Explication

L’image réciproque de BB contient les éléments du domaine EE dont l’image tombe dans BB, et elle est définie même si ff n’est pas bijective. L’existence d’un unique antécédent pour chaque élément de BB nécessiterait des propriétés supplémentaires de l’application.

15. Une application f:E→Ff : E \to F est injective lorsque quelle condition est satisfaite ?

Deux éléments de EE ayant la même image sont égaux
Chaque élément de FF possède exactement un antécédent dans EE
Chaque élément de FF possède au moins un antécédent dans EE
Deux éléments distincts de EE peuvent avoir la même image

Deux éléments de $$E$$ ayant la même image sont égaux

Explication

L’injectivité signifie que toute égalité f(x)=f(x′)f(x)=f(x') entraîne x=x′x=x', ce qui revient à dire qu’un élément de FF a au plus un antécédent. La condition d’au moins un antécédent caractérise la surjectivité, pas l’injectivité.

16. Comment reconnaître qu’une application f:E→Ff : E \to F est surjective ?

Son image est égale à FF, donc chaque élément de FF a un antécédent
Chaque élément de EE a un antécédent dans FF
Chaque élément de FF a au plus un antécédent dans EE
Deux éléments distincts de EE ont des images distinctes

Son image est égale à $$F$$, donc chaque élément de $$F$$ a un antécédent

Explication

La surjectivité garantit que tout élément du codomaine FF est atteint, autrement dit f(E)=Ff(E)=F. L’unicité de l’antécédent décrit l’injectivité et ne suffit pas à assurer que tous les éléments de FF sont atteints.

17. Dans une application bijective f:E→Ff : E \to F, combien d’antécédents chaque élément de FF possède-t-il ?

Au moins un antécédent dans EE
Au plus un antécédent dans EE
Exactement un antécédent dans EE
Un antécédent dans FF lui-même

Exactement un antécédent dans $$E$$

Explication

La bijectivité signifie que chaque élément de FF possède un antécédent et que cet antécédent est unique. La condition « au moins un » caractérise la surjectivité sans garantir l’unicité.

18. Une application f:E→Ff : E \to F est bijective si et seulement si elle possède quelles deux propriétés ?

Elle est injective et surjective
Elle est surjective et chaque élément de son domaine est atteint
Elle est définie sur un ensemble fini et possède une image non vide
Elle est injective et son domaine est égal à son codomaine

Elle est injective et surjective

Explication

Une application est bijective exactement lorsqu’elle est à la fois injective et surjective. Avoir un domaine égal au codomaine ne garantit pas ces deux propriétés.

19. Comment caractérise-t-on une relation binaire RR sur un ensemble EE ?

Comme une partie de EE, où xRyxRy signifie que xx appartient à RR
Comme une partie de E×EE \times E contenant seulement les couples (x,x)(x,x)
Comme une partie de E×EE \times E, où xRyxRy signifie que (x,y)∈R(x,y) \in R
Comme une application de EE dans EE associant une valeur à chaque élément

Comme une partie de $$E \times E$$, où $$xRy$$ signifie que $$(x,y) \in R$$

Explication

Une relation binaire sur EE est un ensemble de couples ordonnés appartenant à E×EE \times E, et xRyxRy signifie que le couple (x,y)(x,y) est dans cette partie. Une relation n’est pas nécessairement une application, car un élément peut être lié à plusieurs éléments ou à aucun.

20. Quelles propriétés doivent être réunies pour qu’une relation sur EE soit une relation d’équivalence ?

La réflexivité, la symétrie et la transitivité
La transitivité, la connexité et l’antisymétrie
La symétrie, l’antisymétrie et la réflexivité
La réflexivité, l’antisymétrie et la transitivité

La réflexivité, la symétrie et la transitivité

Explication

Une relation d’équivalence est à la fois réflexive, symétrique et transitive. L’antisymétrie est une propriété associée à d’autres types de relations et ne remplace pas la symétrie requise ici.

21. Pour un entier naturel non nul nn, que signifie a≡b [n]a \equiv b \ [n] ?

La différence a−ba-b est strictement inférieure à nn
Il existe un entier kk tel que a−b=kna-b=kn
Il existe un entier naturel kk tel que a+b=kna+b=kn
Les entiers aa et bb sont tous deux divisibles par nn

Il existe un entier $$k$$ tel que $$a-b=kn$$

Explication

La congruence de aa et bb modulo nn signifie que leur différence est un multiple entier de nn. Le fait que chacun soit divisible par nn est une condition plus forte et n’est pas nécessaire pour qu’ils soient congrus.

22. Pour une relation d’équivalence R sur E, comment définit-on la classe d’équivalence Cl(x) d’un élément x ?

Comme l’ensemble des classes distinctes de E
Comme l’ensemble des x de E tels que yRx
Comme l’ensemble des éléments de E qui ne sont pas en relation avec x
Comme l’ensemble des y de E tels que xRy

Comme l’ensemble des y de E tels que xRy

Explication

La classe Cl(x) regroupe précisément les éléments y de E qui sont en relation avec x selon R. L’ensemble des classes distinctes est plutôt l’ensemble quotient, et non une classe particulière.

23. Quelle propriété relie les classes d’équivalence d’une relation sur E à une partition de E ?

Elles forment une partition de E, tandis qu’une partition peut aussi définir une relation d’équivalence
Elles forment une partition de E uniquement si toutes les classes ont la même taille
Elles forment une partition de E en conservant des éléments communs entre classes distinctes
Elles forment une partition de E, mais une partition ne peut pas définir une relation d’équivalence

Elles forment une partition de E, tandis qu’une partition peut aussi définir une relation d’équivalence

Explication

Les classes d’une relation d’équivalence découpent E en parties disjointes qui le couvrent, et une partition permet aussi de définir une relation d’équivalence. L’idée qu’une partition ne puisse pas définir une telle relation inverse à tort cette correspondance.

24. Que désigne l’ensemble quotient de E par une relation d’équivalence R ?

L’ensemble des éléments de E qui forment chacun une classe distincte
L’ensemble des classes d’équivalence de E pour R
L’ensemble des couples d’éléments de E appartenant à R
L’ensemble des éléments de E qui sont en relation avec chaque élément

L’ensemble des classes d’équivalence de E pour R

Explication

L’ensemble quotient rassemble les classes d’équivalence de E pour R. L’ensemble des couples en relation correspond à la relation elle-même, pas à l’ensemble quotient.

25. Lorsqu’on divise euclidiennement un entier a par un entier positif n, quelle caractérisation du couple (q, r) est correcte ?

Il est unique, vérifie a = qn + r, avec q entier et 0 ≤ r < n
Il est unique, vérifie a = qn + r, avec r entier et 0 ≤ q < n
Il vérifie a = qn − r, avec q entier et 0 ≤ r < n
Il vérifie a = qn + r, avec q et r entiers tous deux compris entre 0 et n − 1

Il est unique, vérifie a = qn + r, avec q entier et 0 ≤ r < n

Explication

La division euclidienne donne un unique couple où le quotient q est entier et le reste r appartient à l’intervalle de 0 à n − 1 inclus. L’inversion des contraintes sur q et r confond le quotient entier avec le reste borné.

26. Que désigne l’écriture Z/nZ\mathbb{Z}/n\mathbb{Z} pour un entier positif n ?

L’ensemble quotient de Z\mathbb{Z} par la congruence modulo n
L’ensemble des entiers de 0 à n − 1 muni de l’addition ordinaire
L’ensemble des multiples de n dans Z\mathbb{Z}
L’ensemble des couples d’entiers dont la différence est divisible par n

L’ensemble quotient de $$\mathbb{Z}$$ par la congruence modulo n

Explication

Z/nZ\mathbb{Z}/n\mathbb{Z} est l’ensemble quotient de Z\mathbb{Z} associé à la congruence modulo n. Les multiples de n constituent une seule classe, et non l’ensemble quotient entier.

27. Combien de classes distinctes contient Z/nZ\mathbb{Z}/n\mathbb{Z}, et quels entiers en donnent une représentation une fois chacune ?

2n classes, représentées par les entiers de −n à n − 1
n classes, représentées par les multiples de n jusqu’à n²
n classes, représentées par les entiers de 0 à n − 1
n + 1 classes, représentées par les entiers de 0 à n

n classes, représentées par les entiers de 0 à n − 1

Explication

Il y a exactement n classes modulo n, et les entiers de 0 à n − 1 fournissent un représentant distinct de chacune. Inclure n en plus de cette liste ne crée pas une nouvelle classe, car n est congru à 0 modulo n.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 61 flashcards sur Ensembles, applications et équivalences.

Qu’est-ce qu’un ensemble ?

Une collection d’objets définis et distincts appelés ses éléments.

De quels éléments une partie de EE est-elle constituée ?

D’éléments de EE.

Comment note-t-on l’ensemble de toutes les parties de EE ?

P(E)\mathcal{P}(E).

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