QCM : Fonctions exponentielles de base (10 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle distinction caractérise la suite un=anu_n=a^n et la fonction exponentielle f(x)=axf(x)=a^x ?

La suite est définie sur R\mathbb{R}, tandis que la fonction est définie sur N\mathbb{N}
La suite est définie sur N\mathbb{N}, tandis que la fonction est définie pour des valeurs réelles
La suite et la fonction sont définies sur R\mathbb{R} avec des valeurs nécessairement différentes
La suite et la fonction sont définies sur N\mathbb{N} avec les mêmes valeurs admissibles

La suite est définie sur $$\mathbb{N}$$, tandis que la fonction est définie pour des valeurs réelles

Explication

La suite un=anu_n=a^n utilise des indices naturels, alors que f(x)=axf(x)=a^x est étendue à des exposants réels. La confusion vient du fait que la fonction et la suite ont des expressions analogues, mais leurs domaines ne coïncident pas.

2. Pour une base a>0a>0, quelle expression définit une puissance d’exposant négatif ?

a−x=x−axa^{-x}=x-a^x
a−x=1axa^{-x}=\frac{1}{a^x}
a−x=xaa^{-x}=\frac{x}{a}
a−x=ax+1a^{-x}=a^x+1

$$a^{-x}=\frac{1}{a^x}$$

Explication

Un exposant négatif est défini par l’inverse de la puissance correspondante, soit a−x=1axa^{-x}=\frac{1}{a^x}. L’expression ax+1a^x+1 ne traduit pas l’inversion nécessaire.

3. Quelles sont les valeurs de a0a^0 et de a1a^1 pour a>0a>0 ?

a0=1a^0=1 et a1=aa^1=a
a0=0a^0=0 et a1=aa^1=a
a0=aa^0=a et a1=1a^1=1
a0=1a^0=1 et a1=0a^1=0

$$a^0=1$$ et $$a^1=a$$

Explication

Par définition des puissances, l’exposant nul donne a0=1a^0=1, tandis que l’exposant égal à un conserve la base, donc a1=aa^1=a. Intervertir ces deux résultats constitue la confusion classique entre les exposants zéro et un.

4. Comment simplifier le produit ax×aya^x\times a^y lorsque les puissances ont la même base ?

ax−ya^{x-y}
axya^{xy}
ax+ya^{x+y}
2ax+y2a^{x+y}

$$a^{x+y}$$

Explication

Dans un produit de puissances de même base, les exposants s’additionnent, ce qui donne ax×ay=ax+ya^x\times a^y=a^{x+y}. La soustraction des exposants correspond au quotient, et non au produit.

5. Pour a>0a>0, comment s’écrit le quotient axay\frac{a^x}{a^y} ?

axya^{xy}
ay−xa^{y-x}
ax+ya^{x+y}
ax−ya^{x-y}

$$a^{x-y}$$

Explication

Dans un quotient de puissances de même base, l’exposant du dénominateur se soustrait à celui du numérateur, d’où axay=ax−y\frac{a^x}{a^y}=a^{x-y}. L’addition des exposants s’applique au produit de puissances.

6. Pour f(x)=kaxf(x)=ka^x avec k>0k>0, quel est le sens de variation lorsque 0<a<10<a<1 ?

La fonction change de sens de variation sur R\mathbb{R}
La fonction est constante sur R\mathbb{R}
La fonction est strictement décroissante sur R\mathbb{R}
La fonction est strictement croissante sur R\mathbb{R}

La fonction est strictement décroissante sur $$\mathbb{R}$$

Explication

Lorsque 0<a<10<a<1 et k>0k>0, les valeurs de axa^x diminuent lorsque xx augmente, donc ff est strictement décroissante sur R\mathbb{R}. La croissance stricte correspond au cas a>1a>1 avec un coefficient positif.

7. Quelle propriété est vérifiée par la fonction f(x)=axf(x)=a^x pour tout a>0a>0 ?

Sa courbe passe par (0;1)(0;1) et ses valeurs sont strictement positives
Sa courbe passe par (1;1)(1;1) et ses valeurs sont nulles en certains points
Sa courbe passe par (0;0)(0;0) et ses valeurs changent de signe
Sa courbe passe par (1;0)(1;0) et ses valeurs sont strictement positives

Sa courbe passe par $$(0;1)$$ et ses valeurs sont strictement positives

Explication

On a a0=1a^0=1, donc la courbe passe par (0;1)(0;1), et une puissance de base positive reste strictement positive pour tout réel. Le point (1;0)(1;0) ne convient pas, car a1=a>0a^1=a>0.

8. Si xn=ax^n=a, quelle expression permet de retrouver xx ?

x=anx=\frac{a}{n}, obtenu en partageant aa par l’exposant
x=nax=n^a, obtenu en inversant les rôles de nn et de aa
x=a1/nx=a^{1/n}, c’est-à-dire la racine n-ième de aa
x=anx=a^n, obtenu en appliquant à nouveau la puissance n-ième

$$x=a^{1/n}$$, c’est-à-dire la racine n-ième de $$a$$

Explication

La racine n-ième de aa est le nombre xx dont la puissance n-ième vaut aa, donc x=a1/nx=a^{1/n}. L’expression ana^n applique une puissance à aa et ne réalise pas l’opération inverse recherchée.

9. Une évolution globale est représentée par un coefficient multiplicateur CMCM sur nn périodes. Quelle formule donne le taux moyen d’évolution en pourcentage par période ?

t=100×(CM−1n)t=100\times\left(\frac{CM-1}{n}\right)
t=100×(CMn−1)t=100\times\left(CM^n-1\right)
t=100×(CM1/n−1)t=100\times\left(CM^{1/n}-1\right)
t=100×(1+CMn)t=100\times\left(1+\frac{CM}{n}\right)

$$t=100\times\left(CM^{1/n}-1\right)$$

Explication

Le taux moyen s’obtient en prenant la racine n-ième du coefficient global, puis en retirant 1 et en multipliant par 100. Diviser directement l’écart global par le nombre de périodes ne tient pas compte de la composition successive des évolutions.

10. Un taux moyen de tt pour cent s’applique pendant nn évolutions successives. Quel coefficient multiplicateur global lui correspond ?

CM=1+t100nCM=1+\frac{t}{100n}
CM=(t100)n−1CM=\left(\frac{t}{100}\right)^n-1
CM=(1+t100)nCM=\left(1+\frac{t}{100}\right)^n
CM=(1+t100)×nCM=\left(1+\frac{t}{100}\right)\times n

$$CM=\left(1+\frac{t}{100}\right)^n$$

Explication

Chaque période multiplie la valeur par 1+t1001+\frac{t}{100}, et la répétition pendant nn périodes donne sa puissance n-ième. L’expression linéaire avec nn ne représente pas la multiplication successive des coefficients.

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Quelle est la définition de la fonction exponentielle de base a ?

f(x) = a^x définie pour x ∈ [0 ; +∞[.

Comment prolonge-t-on la fonction exponentielle aux exposants négatifs ?

On pose a−x=1axa^{-x} = \frac{1}{a^x} pour a > 0.

Quelle est la valeur de a0a^0 pour a>0a > 0 ?

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