QCM : Formules et méthodes mathématiques — 16 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle expression correspond à la troisième règle des puissances pour une puissance d’une puissance ?

am+na^{m+n}
am−na^{m-n}
amna^{mn}
am/na^{m/n}

$$a^{mn}$$

Explication

Lorsqu’une puissance est élevée à une autre puissance, les exposants se multiplient, ce qui donne (am)n=amn\left(a^m\right)^n=a^{mn}. L’expression am+na^{m+n} correspond plutôt au produit de deux puissances de même base.

2. Quelle identité remarquable permet de développer (a−b)2\left(a-b\right)^2 ?

a2−2ab+b2a^2-2ab+b^2
a2−ab+b2a^2-ab+b^2
a2+2ab+b2a^2+2ab+b^2
a2−b2a^2-b^2

$$a^2-2ab+b^2$$

Explication

Le carré d’une différence contient un terme double négatif : (a−b)2=a2−2ab+b2\left(a-b\right)^2=a^2-2ab+b^2. La forme a2+2ab+b2a^2+2ab+b^2 concerne le carré d’une somme.

3. Quelle égalité respecte la propriété des racines carrées concernant une somme ?

a+b≠a+b\sqrt{a+b}\ne\sqrt a+\sqrt b
a+b=ab\sqrt{a+b}=\sqrt{ab}
a+b=a−b\sqrt{a+b}=\sqrt a-\sqrt b
a+b=a+b\sqrt{a+b}=\sqrt a+\sqrt b

$$\sqrt{a+b}\ne\sqrt a+\sqrt b$$

Explication

Une racine carrée ne se distribue pas sur une addition : a+b≠a+b\sqrt{a+b}\ne\sqrt a+\sqrt b. La relation ab\sqrt{ab} concerne éventuellement un produit, sous des conditions adaptées, et non une somme.

4. Pour l’équation ax2+bx+c=0ax^2+bx+c=0, quelle expression donne son discriminant ?

Δ=2b−4ac\Delta=2b-4ac
Δ=b2−4ac\Delta=b^2-4ac
Δ=b2+4ac\Delta=b^2+4ac
Δ=4ac−b2\Delta=4ac-b^2

$$\Delta=b^2-4ac$$

Explication

Le discriminant d’une équation du second degré est calculé par Δ=b2−4ac\Delta=b^2-4ac. L’expression b2+4acb^2+4ac ne permet pas de déterminer correctement le nombre de solutions réelles.

5. Quel symbole signifie « il existe un unique » en mathématiques ?

∃!\exists!
⇔\Leftrightarrow
∀\forall
⇒\Rightarrow

$$\exists!$$

Explication

Le symbole ∃!\exists! indique l’existence d’un unique objet satisfaisant une propriété. Le symbole ∀\forall signifie « pour tout », tandis que les deux autres expriment une implication ou une équivalence.

6. Quelle étape appartient à la mise en forme d’un résultat mathématique ?

Arrondir chaque résultat avant les calculs
Indiquer l’unité après avoir simplifié l’expression
Remplacer les variables par des nombres sans justification
Conserver les fractions sans les réduire

Indiquer l’unité après avoir simplifié l’expression

Explication

La présentation d’un résultat comprend notamment les opérations, le regroupement des termes, la réduction des fractions, la simplification des racines et l’indication de l’unité. Conserver des fractions non réduites ou arrondir trop tôt ne correspond pas à cette démarche.

7. Quelle condition doit être vérifiée pour qu’une expression logarithmique soit définie ?

Son argument doit être strictement positif
Son argument doit être strictement négatif
Son argument doit être supérieur ou égal à zéro
Son argument doit être différent de zéro

Son argument doit être strictement positif

Explication

L’argument d’un logarithme doit être strictement supérieur à zéro pour que l’expression soit définie. La condition d’être supérieur ou égal à zéro concerne une expression placée sous une racine carrée.

8. Quelles étapes permettent de construire un tableau de signe ?

Repérer les limites, tracer une asymptote, puis choisir une échelle
Développer l’expression, intégrer chaque terme, puis calculer une constante
Calculer la dérivée, puis déterminer les extrema et les tangentes
Trouver les zéros, étudier chaque facteur, puis combiner les signes

Trouver les zéros, étudier chaque facteur, puis combiner les signes

Explication

Un tableau de signe se construit en trouvant les zéros, en étudiant le signe de chaque facteur et en combinant ces signes. L’étude de la dérivée et des intervalles de croissance relève plutôt du tableau de variation.

9. Quelle démarche permet de construire un tableau de variation d’une fonction ?

Étudier la dérivée puis déterminer les intervalles de croissance et de décroissance
Imposer un argument positif puis simplifier les logarithmes présents
Trouver les zéros de chaque facteur puis multiplier leurs signes
Développer les carrés puis réduire les fractions obtenues

Étudier la dérivée puis déterminer les intervalles de croissance et de décroissance

Explication

Le tableau de variation repose sur l’étude du signe de la dérivée afin d’identifier les intervalles où la fonction croît ou décroît. La recherche des zéros et la combinaison des signes concernent plutôt un tableau de signe.

10. Quelle est la dérivée de la fonction f(x)=xf(x)=\sqrt{x} pour x>0x>0 ?

2x2\sqrt{x}
12x\frac{1}{2\sqrt{x}}
−12x2-\frac{1}{2x^2}
1x\frac{1}{\sqrt{x}}

$$\frac{1}{2\sqrt{x}}$$

Explication

La dérivée de la racine carrée est 12x\frac{1}{2\sqrt{x}} pour un argument positif. La formule 1x\frac{1}{\sqrt{x}} correspondrait à une autre expression et oublie le facteur 12\frac12.

11. Quelle règle permet de dériver le quotient f(x)g(x)\frac{f(x)}{g(x)} lorsque g(x)≠0g(x)\neq 0 ?

(fg)′=f′g+fg′g2\left(\frac{f}{g}\right)'=\frac{f'g+fg'}{g^2}
(fg)′=f′g−fg′g2\left(\frac{f}{g}\right)'=\frac{f'g-fg'}{g^2}
(fg)′=f′g−fg′g\left(\frac{f}{g}\right)'=\frac{f'g-fg'}{g}
(fg)′=f′g−fg′\left(\frac{f}{g}\right)'=f'g-fg'

$$\left(\frac{f}{g}\right)'=\frac{f'g-fg'}{g^2}$$

Explication

La règle du quotient place la différence f′g−fg′f'g-fg' au numérateur et le carré g2g^2 au dénominateur. La règle du produit, qui additionne les deux termes, ne s’applique pas à un quotient.

12. Quelle limite usuelle décrit le comportement de 1x\frac{1}{x} lorsque xx tend vers l’infini ?

lim⁡x→∞1x=0\lim_{x\to\infty}\frac{1}{x}=0
lim⁡x→∞1x=1\lim_{x\to\infty}\frac{1}{x}=1
lim⁡x→∞1x=−∞\lim_{x\to\infty}\frac{1}{x}=-\infty
lim⁡x→∞1x=∞\lim_{x\to\infty}\frac{1}{x}=\infty

$$\lim_{x\to\infty}\frac{1}{x}=0$$

Explication

Lorsque le dénominateur croît sans borne, la fraction 1x\frac1x se rapproche de zéro. Elle ne tend donc ni vers un nombre positif fixe ni vers l’infini.

13. Comment se transforme le logarithme d’un produit de deux nombres positifs aa et bb ?

ln⁡(ab)=ln⁡(a+b)\ln(ab)=\ln(a+b)
ln⁡(ab)=ln⁡a+ln⁡b\ln(ab)=\ln a+\ln b
ln⁡(ab)=ln⁡a×ln⁡b\ln(ab)=\ln a\times\ln b
ln⁡(ab)=ln⁡a−ln⁡b\ln(ab)=\ln a-\ln b

$$\ln(ab)=\ln a+\ln b$$

Explication

La propriété du logarithme d’un produit transforme la multiplication en addition des logarithmes. La soustraction intervient pour le logarithme d’un quotient, et non pour celui d’un produit.

14. Les points A(2,−1)A(2,-1) et B(5,3)B(5,3) sont donnés dans un repère. Quelles sont les coordonnées de AB→\overrightarrow{AB} ?

(3,4)(3,4)
(−3,−4)(-3,-4)
(2,5)(2,5)
(7,2)(7,2)

$$(3,4)$$

Explication

Les coordonnées de AB→\overrightarrow{AB} s’obtiennent en soustrayant celles de AA à celles de BB : (5−2,3−(−1))=(3,4)(5-2,3-(-1))=(3,4). Le couple (−3,−4)(-3,-4) correspondrait au vecteur opposé, BA→\overrightarrow{BA}.

15. Quelle relation permet de vérifier que deux vecteurs uu et vv sont colinéaires ?

Il existe un réel kk tel que u=kvu=kv
Il existe un réel kk tel que u+v=ku+v=k
Leurs normes sont nécessairement égales
Leur produit scalaire vaut nécessairement zéro

Il existe un réel $$k$$ tel que $$u=kv$$

Explication

Deux vecteurs sont colinéaires lorsqu’un vecteur est un multiple scalaire de l’autre, ce qui s’écrit u=kvu=kv. Des normes égales ne garantissent pas la colinéarité, tandis qu’un produit scalaire nul caractérise plutôt l’orthogonalité.

16. Un cylindre de rayon rr et de hauteur hh a quel volume ?

V=πr2hV=\pi r^2h
V=πrh2V=\pi rh^2
V=πr2+hV=\pi r^2+h
V=2πrhV=2\pi rh

$$V=\pi r^2h$$

Explication

Le volume d’un cylindre est l’aire de sa base circulaire, πr2\pi r^2, multipliée par sa hauteur hh. L’expression 2πrh2\pi rh décrit la surface latérale, pas le volume.

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Quelle est la règle pour multiplier des puissances de même base ?

On additionne les exposants : am×an=am+na^m\times a^n=a^{m+n}.

Quelle est la formule de l'identité remarquable pour (a+b)2(a+b)^2 ?

(a+b)2=a2+2ab+b2(a+b)^2=a^2+2ab+b^2.

Peut-on séparer la racine d'une somme en somme de racines ?

Non, a+b≠a+b\sqrt{a+b}\ne\sqrt a + \sqrt b.

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