QCM : Ensembles de nombres et intervalles — 18 questions

Questions et réponses du QCM

1. À quelle période remontent les premières traces de dénombrement associées aux entailles sur les os d’Ishango ?

À environ 5 000 ans, avec les premières tablettes mésopotamiennes
À l’Antiquité grecque, après l’apparition de l’écriture alphabétique
Au XIXe siècle, lors de l’invention des nombres complexes
À environ 20 000 ans, avant les premières traces d’écriture

À environ 20 000 ans, avant les premières traces d’écriture

Explication

Les entailles sur les os d’Ishango sont interprétées comme des dénombrements datant d’environ 20 000 ans, avant les premières traces d’écriture. Les tablettes mésopotamiennes sont bien plus récentes, puisqu’elles datent d’environ 5 000 ans.

2. Quelle comparaison décrit correctement les dimensions des nombres réels et des nombres étudiés par Hamilton puis Cayley ?

Les réels sont de dimension 1, tandis que les autres sont de dimensions 4 et 8
Les réels sont de dimension 8, tandis que les autres sont de dimensions 1 et 4
Les réels et les autres nombres sont tous de dimension 1
Les réels sont de dimension 4, tandis que les autres sont de dimensions 1 et 8

Les réels sont de dimension 1, tandis que les autres sont de dimensions 4 et 8

Explication

Les nombres réels ont une dimension 1, tandis que Hamilton puis Cayley ont introduit des nombres de dimensions 4 et 8. La confusion consiste à attribuer aux nombres réels les dimensions supérieures étudiées au XIXe siècle.

3. Quelle opération n’appartient pas à l’ensemble des entiers naturels N\mathbb{N} ?

232-3
2+32+3
3×23\times 2
2+22+2

$$2-3$$

Explication

Dans N\mathbb{N}, l’addition et la multiplication restent dans l’ensemble, mais 23=12-3=-1 n’est pas un entier naturel. La division 3÷23\div 2 fournit également un résultat qui n’appartient pas à N\mathbb{N}, mais elle n’est pas proposée ici.

4. Quelle affirmation est correcte dans l’ensemble des entiers relatifs Z\mathbb{Z} ?

232-3 n’appartient pas à Z\mathbb{Z}
3×2-3\times 2 n’appartient pas à Z\mathbb{Z}
3÷2-3\div 2 n’appartient pas à Z\mathbb{Z}
2+32+3 n’appartient pas à Z\mathbb{Z}

$$-3\div 2$$ n’appartient pas à $$\mathbb{Z}$$

Explication

La division 3÷2=1,5-3\div 2=-1,5 ne donne pas un entier relatif, donc elle sort de Z\mathbb{Z}. En revanche, l’addition, la soustraction et la multiplication des entiers proposés donnent des entiers relatifs.

5. Comment peut-on définir un intervalle de R\mathbb{R} ?

Comme l’ensemble des réels compris entre des bornes sur une droite graduée
Comme l’ensemble des réels situés à distance fixe de deux bornes
Comme l’ensemble des entiers naturels compris entre deux valeurs
Comme l’ensemble des nombres dont le produit dépasse une borne donnée

Comme l’ensemble des réels compris entre des bornes sur une droite graduée

Explication

Un intervalle de R\mathbb{R} regroupe des nombres réels compris entre des bornes sur une droite graduée, par exemple dans un segment ou une demi-droite. Les autres descriptions concernent des ensembles différents ou des conditions qui ne définissent pas un intervalle général.

6. Quelle notation représente l’ensemble des réels xx tels que ax<ba\leq x<b ?

[a ; b[[a\ ;\ b[
]a ; b[]a\ ;\ b[
[a ; b][a\ ;\ b]
]a ; b]]a\ ;\ b]

$$[a\ ;\ b[$$

Explication

La notation [a ; b[[a\ ;\ b[ inclut la borne aa et exclut la borne bb, ce qui correspond à ax<ba\leq x<b. Les crochets indiquent l’inclusion d’une borne, tandis que les parenthèses signalent son exclusion.

7. Que représente l’ensemble vide \varnothing lorsqu’il est considéré comme un intervalle ?

Un intervalle contenant tous les nombres réels
Un intervalle contenant uniquement les nombres entiers
Un intervalle qui ne contient aucun nombre réel
Un intervalle limité à sa borne inférieure

Un intervalle qui ne contient aucun nombre réel

Explication

L’ensemble vide \varnothing est l’intervalle qui ne contient aucun nombre réel. Il ne doit pas être confondu avec R\mathbb{R}, qui contient tous les réels, ni avec un intervalle non vide limité par des bornes.

8. Si un réel appartient à ABA\cap B, que peut-on conclure ?

Il appartient à AA ou à BB, sans condition sur l’autre ensemble
Il appartient à la réunion des bornes de AA et de BB
Il appartient simultanément à AA et à BB
Il appartient à l’ensemble qui possède le plus grand intervalle

Il appartient simultanément à $$A$$ et à $$B$$

Explication

L’intersection ABA\cap B rassemble les réels appartenant simultanément aux deux intervalles. L’appartenance à AA ou à BB correspond plutôt à l’union ABA\cup B, qui accepte l’appartenance à l’un des deux ensembles ou aux deux.

9. Quel symbole représente l’infini sans appartenir à l’alphabet grec ?

λ
ω
π

Explication

Le symbole représente l’infini et a été créé par Wallis en 1665. Les symboles ππ, λλ et ωω sont des lettres grecques.

10. Lequel de ces symboles est une lettre grecque correspondant à la lettre « bêta » ?

β
%

β

Explication

La lettre grecque bêta s’écrit ββ. Le symbole désigne l’infini, tandis que et % sont des symboles mathématiques.

11. Quelle condition permet de reconnaître deux nombres réels opposés ?

Leur quotient est égal à un.
Leur somme est égale à zéro.
Leur produit est égal à un.
Leur différence est égale à zéro.

Leur somme est égale à zéro.

Explication

Deux nombres opposés ont une somme nulle, comme 2+(2)=02 + (-2) = 0. Un produit égal à 11 caractérise plutôt deux nombres inverses.

12. Les nombres 44 et 0,250,25 sont-ils opposés ou inverses ?

Ils sont distincts, car leur différence vaut 11.
Ils sont égaux, car leur quotient vaut 11.
Ils sont inverses, car leur produit vaut 11.
Ils sont opposés, car leur somme vaut 00.

Ils sont inverses, car leur produit vaut $$1$$.

Explication

Ces deux nombres sont inverses puisque 4×0,25=14 \times 0,25 = 1. Ils ne sont pas opposés, car leur somme vaut 4,254,25 et non 00.

13. Quel ensemble de nombres est utilisé principalement pour dénombrer des objets ?

L’ensemble Z\mathbb{Z} des entiers relatifs.
L’ensemble D\mathbb{D} des nombres décimaux.
L’ensemble Q\mathbb{Q} des nombres rationnels.
L’ensemble N\mathbb{N} des entiers naturels.

L’ensemble $$\mathbb{N}$$ des entiers naturels.

Explication

Les entiers naturels servent à dénombrer et comprennent 0,1,2,3,0, 1, 2, 3, \ldots. Les autres ensembles regroupent des nombres selon des propriétés plus larges, notamment les nombres négatifs ou rationnels.

14. Quel nombre appartient à l’ensemble des entiers relatifs Z\mathbb{Z} mais pas à l’ensemble des entiers naturels N\mathbb{N} ?

1212
55
3-3
00

$$-3$$

Explication

L’entier 3-3 appartient à Z\mathbb{Z}, qui contient les entiers négatifs, mais pas à N\mathbb{N}. Les nombres 00, 55 et 1212 appartiennent aux entiers naturels.

15. Laquelle de ces écritures définit un nombre décimal selon la forme a10n\frac{a}{10^n}, avec aa entier relatif et nn naturel ?

2\sqrt{2}
12348104\frac{-12348}{10^4}
13\frac{1}{3}
π10\frac{\pi}{10}

$$\frac{-12348}{10^4}$$

Explication

L’écriture 12348104\frac{-12348}{10^4} respecte la forme a10n\frac{a}{10^n} avec un entier relatif aa et un naturel nn. Les autres expressions ne garantissent pas une écriture décimale finie de cette forme.

16. Quelle chaîne d’inclusions entre ensembles de nombres est correcte ?

NZDQ\mathbb{N} \subset \mathbb{Z} \subset \mathbb{D} \subset \mathbb{Q}
ZNQD\mathbb{Z} \subset \mathbb{N} \subset \mathbb{Q} \subset \mathbb{D}
DNZQ\mathbb{D} \subset \mathbb{N} \subset \mathbb{Z} \subset \mathbb{Q}
QDZN\mathbb{Q} \subset \mathbb{D} \subset \mathbb{Z} \subset \mathbb{N}

$$\mathbb{N} \subset \mathbb{Z} \subset \mathbb{D} \subset \mathbb{Q}$$

Explication

Les entiers naturels sont inclus dans les entiers relatifs, eux-mêmes inclus dans les nombres décimaux puis dans les rationnels. La chaîne correcte est donc NZDQ\mathbb{N} \subset \mathbb{Z} \subset \mathbb{D} \subset \mathbb{Q}.

17. Quelle définition décrit correctement l’ensemble des nombres réels R\mathbb{R} ?

Les abscisses des points d’une droite graduée
Les nombres qui s’écrivent comme quotient de deux entiers
Les solutions réelles de toute équation polynomiale
Les nombres entiers positifs et leurs opposés

Les abscisses des points d’une droite graduée

Explication

Les nombres réels correspondent aux abscisses des points d’une droite graduée et constituent l’ensemble R\mathbb{R}. La représentation comme quotient de deux entiers décrit les nombres rationnels, qui forment une partie des réels.

18. Laquelle de ces équations ne possède pas de solution dans l’ensemble des nombres réels R\mathbb{R} ?

2x+3=02x+3=0
x2+1=0x^2+1=0
x21=0x^2-1=0
x24x=0x^2-4x=0

$$x^2+1=0$$

Explication

L’équation x2+1=0x^2+1=0 imposerait x2=1x^2=-1, ce qui est impossible pour un nombre réel. L’équation x21=0x^2-1=0 admet, elle, les solutions réelles x=1x=1 et x=1x=-1.

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Depuis quand remonte l'histoire des nombres selon les entailles d'Ishango ?

Elle remonte à environ 20 000 ans.

Que montrent les tablettes mésopotamiennes sur l'usage des nombres ?

Elles témoignent de leur utilisation il y a environ 5 000 ans.

Quelle tablette mésopotamienne est un exemple célèbre d'usage des nombres ?

La tablette YBC 7289.

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