QCM : Fonction arccosinus (5 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quel est le domaine de l’arccosinus et dans quel intervalle se trouvent ses valeurs ?

Domaine [0, π] et image [−1, 1]
Domaine ℝ et image [−1, 1]
Domaine [−1, 1] et image [−π, π]
Domaine [−1, 1] et image [0, π]

Domaine [−1, 1] et image [0, π]

Explication

L’arccosinus est la réciproque du cosinus restreint à [0, π] : son domaine est [−1, 1] et son image [0, π]. L’inversion des intervalles confond domaine et image, ℝ correspond au cosinus, et [−π, π] n’est pas l’image choisie.

2. Pourquoi le cosinus restreint à [0, π] possède-t-il une fonction réciproque définie sur [−1, 1] ?

Il est périodique et prend toutes ses valeurs dans [−1, 1].
Il est continu, mais sa restriction conserve une image égale à [0, 1].
Il est continu et strictement croissant, et son image est [−1, 1].
Il est continu et strictement décroissant, et son image est [−1, 1].

Il est continu et strictement décroissant, et son image est [−1, 1].

Explication

Sur [0, π], le cosinus est continu et strictement décroissant; il réalise ainsi une bijection sur [−1, 1]. La croissance est inversée, la périodicité ne garantit pas la bijectivité, et l’image de la restriction comprend aussi les valeurs négatives.

3. Un angle θ appartient à [0, π] et vérifie cos(θ) = −1/2. Quelle expression donne exactement θ ?

arccos(θ)
cos(−1/2)
arccos(−1/2)
θ = −arccos(−1/2)

arccos(−1/2)

Explication

Pour θ dans [0, π], cos(θ) = y équivaut à θ = arccos(y); ici y = −1/2. Prendre l’arccosinus de θ inverse les rôles, la périodicité ne s’applique pas à la détermination dans l’intervalle imposé, et cos(−1/2) n’est pas l’angle recherché.

4. Pour une valeur a = 3/5, quelle est la dérivée de l’arccosinus en a ?

−5/√34
−4/5
−5/4
5/4

−5/4

Explication

La formule est arccos⁡′(x)=−11−x2\operatorname{arccos}'(x)=-\frac{1}{\sqrt{1-x^2}} pour x dans ]−1, 1[. Pour a = 3/5, 1−a2=16/251-a^2=16/25, donc la dérivée vaut −1/(4/5)=−5/4-1/(4/5)=-5/4; les distracteurs omettent le signe, inversent le facteur ou changent le signe dans le radicand.

5. Pour justifier la dérivée de l’arccosinus en partant de cos(arccos(x)) = x, quelle étape permet d’obtenir le signe négatif de la formule ?

La dérivation donne −arccos′(x) sin(arccos(x)) = 1, avec sin(arccos(x)) ≥ 0.
La dérivation donne arccos′(x) sin(arccos(x)) = −1, avec sin(arccos(x)) = 0.
La dérivation donne arccos′(x) cos(arccos(x)) = 1, avec cos(arccos(x)) ≥ 0.
La dérivation donne −arccos′(x) sin(arccos(x)) = 1, avec sin(arccos(x)) ≤ 0.

La dérivation donne −arccos′(x) sin(arccos(x)) = 1, avec sin(arccos(x)) ≥ 0.

Explication

La règle de dérivation en chaîne donne le facteur négatif provenant de la dérivée du cosinus; comme arccos(x) appartient à [0, π], son sinus est non négatif. L’option avec le cosinus confond les fonctions, celle avec un sinus non positif choisit le mauvais signe, et le sinus n’est pas nul pour tout x de l’intervalle ouvert.

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Quel est le domaine de définition de l’arccosinus ?

[−1,1][-1,1]

Quelle est l’image de l’arccosinus ?

[0,π][0,\pi]

Quel type d’application relie l’arccosinus au cosinus sur [0,π][0,\pi] ?

La bijection réciproque.

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