QCM : Généralités sur les fonctions (32 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle propriété caractérise une fonction de ℝ dans ℝ ?

Elle est définie sur une partie de ℝ et prend ses valeurs dans ℝ.
Elle est définie sur une partie de ℝ et prend ses valeurs dans un ensemble distinct de ℝ.
Elle est définie sur tout ℝ et prend ses valeurs dans ℝ.
Elle est définie sur ℝ et prend ses valeurs dans une partie de ℝ.

Elle est définie sur une partie de ℝ et prend ses valeurs dans ℝ.

Explication

Une fonction de ℝ dans ℝ est définie sur une partie de ℝ et ses valeurs appartiennent à ℝ. Exiger un domaine égal à ℝ confond une partie de ℝ avec ℝ tout entier ; l’option qui inverse domaine et valeurs confond départ et arrivée ; celle qui change l’ensemble d’arrivée ne respecte pas la définition.

2. Pour une fonction f, que regroupe l’ensemble de définition D_f ?

Les réels pour lesquels f ne possède pas d’image.
Les réels qui sont images d’au moins un élément par f.
Les réels qui possèdent une image par f.
Les valeurs que f peut prendre sur son domaine.

Les réels qui possèdent une image par f.

Explication

D_f rassemble les réels auxquels la fonction associe une image. Les réels qui sont images d’un élément et les valeurs prises par f relèvent de l’ensemble image ; les réels sans image ne font pas partie du domaine de définition.

3. Pour calculer (g∘f)(x) dans une situation où les compositions sont définies, quelle opération faut-il effectuer en premier ?

Calculer f(x), puis appliquer f au résultat obtenu.
Calculer f(x), puis appliquer g au résultat obtenu.
Calculer g(x), puis appliquer g au résultat obtenu.
Calculer g(x), puis appliquer f au résultat obtenu.

Calculer f(x), puis appliquer g au résultat obtenu.

Explication

Par définition, (g∘f)(x)=g(f(x)) : on évalue d’abord f, puis g. Commencer par g inverse l’ordre des fonctions ; appliquer deux fois f ou deux fois g confond la composée avec une itération d’une seule fonction.

4. Quels points constituent le graphe C_f d’une fonction f ?

Les points (x, f(x)) pour x appartenant à D_f.
Les points (x, 0) pour x appartenant à D_f.
Les points (f(x), x) pour x appartenant à D_f.
Les points (x, f(x)) pour tout réel x.

Les points (x, f(x)) pour x appartenant à D_f.

Explication

Le graphe est formé des points du plan dont l’abscisse x appartient à D_f et dont l’ordonnée vaut f(x). Intervertir les coordonnées change les points représentés ; prendre tout réel ajoute des abscisses hors domaine ; fixer l’ordonnée à zéro ne décrit que des points particuliers.

5. Une fonction est définie sur ℝ et vérifie f(−x)=−f(x) pour tout réel x. Quelle propriété possède-t-elle ?

Son domaine n’est pas symétrique par rapport à zéro.
Elle est paire.
Elle est périodique.
Elle est impaire.

Elle est impaire.

Explication

Une fonction impaire vérifie f(−x)=−f(x) et son domaine doit contenir les opposés ; ℝ répond à cette condition. L’égalité f(−x)=f(x) caractérise une fonction paire, et la périodicité porte sur une translation de l’argument.

6. Une fonction définie sur ℝ vérifie f(x+6)=f(x) pour tout réel x. Quelle conclusion découle de cette relation ?

6 est une valeur prise par la fonction en tout point.
La fonction est nulle pour tout réel x.
3 est nécessairement une période de la fonction.
6 est une période de la fonction.

6 est une période de la fonction.

Explication

Une période T positive vérifie f(x+T)=f(x), avec les arguments translatés dans le domaine ; ici, T=6 convient. La relation ne permet pas de conclure que 3 est une période, que la fonction s’annule ou que sa valeur vaut 6.

7. Sur un intervalle, une fonction vérifie que pour tous x<yx<y, on a f(x)≤f(y)f(x)\leq f(y), avec parfois f(x)=f(y)f(x)=f(y). Comment qualifier sa variation ?

Constante, car certaines images sont égales
Croissante, mais pas nécessairement strictement croissante
Strictement croissante, car les images ne diminuent pas
Décroissante, car les images peuvent être égales

Croissante, mais pas nécessairement strictement croissante

Explication

Une fonction croissante vérifie f(x)≤f(y)f(x)\leq f(y) lorsque x<yx<y; l’égalité est permise, contrairement à la croissance stricte. La croissance stricte exige une inégalité stricte, la décroissance inverse l’ordre et quelques égalités ne suffisent pas à établir la constance.

8. Pour tous x<yx<y d’un intervalle, une fonction gg satisfait g(x)≥g(y)g(x)\geq g(y), et certaines valeurs consécutives peuvent être égales. Quelle est sa propriété ?

Constante, puisque deux images peuvent être égales
Croissante, puisque les images peuvent rester égales
Strictement décroissante, puisque les images ne croissent pas
Décroissante, sans être nécessairement strictement décroissante

Décroissante, sans être nécessairement strictement décroissante

Explication

La décroissance correspond à g(x)≥g(y)g(x)\geq g(y) lorsque x<yx<y, et autorise l’égalité; la décroissance stricte exige g(x)>g(y)g(x)>g(y). La croissance impose l’ordre inverse, tandis que des égalités ponctuelles ne prouvent pas que la fonction est constante.

9. Une fonction ff est croissante et envoie un intervalle II dans JJ; une fonction gg est décroissante sur JJ. Quelle variation peut-on conclure pour g∘fg\circ f sur II ?

Croissante, car la fonction intérieure est croissante
Décroissante, car les deux fonctions sont décroissantes
Croissante, car les monotonies différentes se compensent
Décroissante, car les deux fonctions ont des monotonies différentes

Décroissante, car les deux fonctions ont des monotonies différentes

Explication

La composée est décroissante lorsque les deux fonctions ont des monotonies différentes. La croissance de ff seule ne détermine pas celle de la composée, et gg n’est pas décroissante avec ff dans ce cas.

10. Sur un domaine DD, une fonction hh possède une borne supérieure finie et une borne inférieure finie. Quelle propriété cela établit-il ?

hh atteint ses deux bornes sur DD
hh est majorée sur DD, sans conclusion sur sa minoration
hh est minorée sur DD, sans conclusion sur sa majoration
hh est bornée sur DD

$$h$$ est bornée sur $$D$$

Explication

Une fonction est bornée sur DD si elle est à la fois majorée et minorée sur ce domaine. La majoration ou la minoration seule ne suffit pas, et les bornes n’ont pas besoin d’être atteintes.

11. Une application f:I→Jf:I\to J associe au plus un antécédent de II à chaque élément de JJ. Quelle propriété possède-t-elle ?

Elle est constante de II dans JJ
Elle est injective de II dans JJ
Elle est surjective de II dans JJ
Elle est bijective de II dans JJ

Elle est injective de $$I$$ dans $$J$$

Explication

L’injectivité signifie que chaque élément de l’ensemble d’arrivée a au plus un antécédent dans l’ensemble de départ. La surjectivité exige au moins un antécédent pour chaque élément, et la bijectivité exige un antécédent unique.

12. Pour une application f:I→Jf:I\to J, chaque élément de JJ possède au moins un antécédent dans II. Quelle propriété cela caractérise-t-il ?

L’injectivité de ff de II dans JJ
La bijectivité de ff de II dans JJ
La surjectivité de ff de II dans JJ
La définition de la fonction réciproque de ff

La surjectivité de $$f$$ de $$I$$ dans $$J$$

Explication

Une application est surjective lorsque chaque élément de JJ a au moins un antécédent dans II. L’injectivité parle d’au plus un antécédent, tandis que la bijectivité en exige un et un seul.

13. Une application f:I→Jf:I\to J associe exactement un antécédent de II à chaque élément de JJ. Comment la qualifier ?

Surjective de II dans JJ
Injective de II dans JJ
Bijective de II dans JJ
Constante de II dans JJ

Bijective de $$I$$ dans $$J$$

Explication

Une bijection garantit qu’à chaque élément de JJ correspond un et un seul antécédent dans II; elle est donc à la fois injective et surjective. L’injectivité seule garantit au plus un antécédent, et la surjectivité seule au moins un.

14. Une application f:I→Jf:I\to J est bijective. Pour calculer f−1(y)f^{-1}(y) à partir d’un élément y∈Jy\in J, quelle démarche correspond à la définition de la réciproque ?

Choisir un quelconque x∈Ix\in I tel que f(x)=yf(x)=y
Calculer f(y)f(y), puis prendre cette image comme valeur
Trouver l’unique x∈Ix\in I tel que f(x)=yf(x)=y
Trouver l’unique x∈Jx\in J tel que f(x)=yf(x)=y

Trouver l’unique $$x\in I$$ tel que $$f(x)=y$$

Explication

La réciproque envoie chaque y∈Jy\in J sur l’unique x∈Ix\in I tel que f(x)=yf(x)=y. Calculer f(y)f(y) inverse le rôle de l’image et de l’antécédent, et l’unicité découle de la bijectivité.

15. Une fonction admet une limite en un point réel, éventuellement infinie. Que peut-on affirmer de cette limite ?

Elle est unique seulement si elle est finie.
Elle est nécessairement égale à la valeur de la fonction au point.
Elle peut avoir deux valeurs selon le côté considéré.
Elle est unique.

Elle est unique.

Explication

Lorsqu’une limite existe en un point réel, elle est unique, qu’elle soit finie ou infinie. Deux limites latérales distinctes empêchent l’existence de la limite, une limite infinie reste unique, et la limite n’a pas à être égale à la valeur de la fonction.

16. Pour qu’une fonction soit continue en un réel a, quelle relation doit relier sa limite en a à sa valeur en a ?

La limite en a existe, quelle que soit la valeur de f(a).
La limite en a existe et vaut f(a).
La fonction est dérivable en a et sa dérivée vaut f(a).
La limite en a est infinie et vaut f(a).

La limite en a existe et vaut f(a).

Explication

La continuité en a exige que la limite de la fonction en a existe et soit égale à f(a). Une limite existante mais différente de f(a) ne suffit pas, et la dérivabilité est une propriété distincte.

17. Une fonction est définie sur ]2,5]]2,5] et sa limite lorsque x tend vers 2 vaut 7. Quelle valeur faut-il attribuer en 2 pour obtenir un prolongement continu en ce point ?

Attribuer une valeur infinie en 2.
Attribuer la valeur 2 en 2.
Attribuer n’importe quelle valeur réelle en 2.
Attribuer la valeur 7 en 2.

Attribuer la valeur 7 en 2.

Explication

Une limite finie en une extrémité exclue permet de prolonger la fonction par continuité en posant en ce point la valeur de cette limite, ici 7. La valeur 2 vient de la borne et une limite infinie ne permet pas d’attribuer une valeur réelle correspondante.

18. Une fonction est continue sur [1,4][1,4], avec f(1)=−2f(1)=-2 et f(4)=6f(4)=6. Que garantit le théorème des valeurs intermédiaires pour l’équation f(x)=3f(x)=3 sur cet intervalle ?

Elle n’admet une solution que si la fonction est strictement monotone.
Elle admet une solution seulement à une extrémité.
Elle admet au moins une solution dans l’intervalle.
Elle admet exactement une solution dans l’intervalle.

Elle admet au moins une solution dans l’intervalle.

Explication

Comme 3 est compris entre les valeurs aux extrémités et que la fonction est continue, le théorème garantit au moins une solution. Il ne garantit pas l’unicité, qui demanderait des conditions supplémentaires comme la stricte monotonie.

19. Pour une fonction g, le taux d’accroissement en a tend vers −4-4 lorsque x tend vers a. Quelle conclusion s’impose ?

g est dérivable en a et g′(a)=−4g'(a)=-4.
g n’est pas dérivable en a, car la limite est négative.
g n’est pas dérivable en a, car le taux d’accroissement doit tendre vers l’infini.
g est dérivable en a et g(a)=−4g(a)=-4.

g est dérivable en a et $$g'(a)=-4$$.

Explication

La dérivabilité en a est définie par l’existence d’une limite finie du taux d’accroissement ; cette limite est le nombre dérivé, ici −4-4. Une limite finie peut être négative et ne renseigne pas directement sur la valeur de g(a).

20. Au point d’abscisse a, que représente géométriquement f′(a)f'(a) lorsque f est dérivable en a ?

Le coefficient directeur d’une sécante passant par deux points distincts.
Le coefficient directeur de la tangente à la courbe en a.
La pente moyenne de la courbe sur son domaine.
L’ordonnée du point de la courbe d’abscisse a.

Le coefficient directeur de la tangente à la courbe en a.

Explication

Le nombre dérivé en a est le coefficient directeur de la tangente à la courbe au point d’abscisse a. Une sécante correspond à un taux d’accroissement entre deux points, tandis que l’ordonnée du point est f(a).

21. Une courbe vérifie f(2)=5f(2)=5 et f′(2)=3f'(2)=3. Quelle est l’équation de sa tangente au point d’abscisse 2 ?

y=3(x+2)+5y=3(x+2)+5
y=3(x−2)+5y=3(x-2)+5
y=3(x−2)y=3(x-2)
y=5(x−2)+3y=5(x-2)+3

$$y=3(x-2)+5$$

Explication

La tangente en a a pour équation y=f′(a)(x−a)+f(a)y=f'(a)(x-a)+f(a). En remplaçant a par 2, la pente par 3 et la valeur par 5, on obtient y=3(x−2)+5y=3(x-2)+5 ; les autres formes échangent les données, inversent le signe ou omettent l’ordonnée.

22. Une fonction est continue sur un intervalle, mais n’est pas dérivable en un point de cet intervalle. Que peut-on conclure ?

Cela prouve que la fonction n’est pas continue sur l’intervalle.
Cela est impossible : toute fonction continue est dérivable sur l’intervalle.
Cela est possible : la dérivabilité implique la continuité, mais la réciproque est fausse.
Cela signifie que la fonction est dérivable ailleurs, mais discontinue en ce point.

Cela est possible : la dérivabilité implique la continuité, mais la réciproque est fausse.

Explication

Toute fonction dérivable sur un intervalle y est continue, mais une fonction continue n’est pas nécessairement dérivable en chaque point. La continuité sans dérivabilité au point considéré est donc possible.

23. Pour deux fonctions dérivables uu et vv, avec v(x)≠0v(x)\neq 0, quelle expression donne la dérivée de u(x)v(x)\frac{u(x)}{v(x)} ?

u′(x)v(x)+u(x)v′(x)u'(x)v(x)+u(x)v'(x)
u′(x)v(x)+u(x)v′(x)v(x)2\frac{u'(x)v(x)+u(x)v'(x)}{v(x)^2}
u′(x)v(x)−u(x)v′(x)v(x)2\frac{u'(x)v(x)-u(x)v'(x)}{v(x)^2}
u′(x)−v′(x)v(x)\frac{u'(x)-v'(x)}{v(x)}

$$\frac{u'(x)v(x)-u(x)v'(x)}{v(x)^2}$$

Explication

La dérivée d’un quotient est u′v−uv′v2\frac{u'v-uv'}{v^2}, lorsque le dénominateur ne s’annule pas. L’expression u′v+uv′u'v+uv' est la règle du produit, le signe plus au numérateur inverse le signe requis et le dénominateur sans carré omet un facteur.

24. On définit h(x)=sin⁡(3x+1)h(x)=\sin(3x+1). Quelle expression est h′(x)h'(x) ?

cos⁡(3x+1)\cos(3x+1)
3cos⁡(3x+1)3\cos(3x+1)
3sin⁡(3x+1)3\sin(3x+1)
cos⁡(3x+1)+3\cos(3x+1)+3

$$3\cos(3x+1)$$

Explication

La dérivée d’une composée est la dérivée de la fonction extérieure évaluée en la fonction intérieure, multipliée par la dérivée de cette fonction intérieure : ici, h′(x)=cos⁡(3x+1)×3h'(x)=\cos(3x+1)\times3. L’addition confond composition et somme, l’absence du facteur 3 oublie la dérivée intérieure, et conserver le sinus utilise une mauvaise dérivée extérieure.

25. Une fonction dérivable ff vérifie f′(x)≥0f'(x)\geq 0 sur l’intervalle [−2,4][-2,4]. Quelle conclusion peut-on tirer sur cet intervalle ?

ff est décroissante
ff présente un extremum local à chaque point
ff est constante
ff est croissante

$$f$$ est croissante

Explication

Pour une fonction dérivable sur un intervalle, une dérivée positive ou nulle caractérise une fonction croissante. La décroissance correspond à une dérivée négative ou nulle, tandis qu’une dérivée non négative n’impose pas que la fonction soit constante ni qu’elle ait un extremum à chaque point.

26. Sur un intervalle II, une fonction dérivable gg vérifie g′(x)≤0g'(x)\leq 0 pour tout x∈Ix\in I. Quelle propriété de variation en découle ?

gg présente un minimum local en tout point de II
gg est décroissante sur II
gg est constante sur II
gg est croissante sur II

$$g$$ est décroissante sur $$I$$

Explication

Une dérivée négative ou nulle sur un intervalle caractérise une fonction décroissante sur cet intervalle. Le signe opposé correspond à la croissance, et une dérivée non positive ne suffit pas à conclure que la fonction est constante ou qu’elle a un minimum en chaque point.

27. Une fonction dérivable pp possède un maximum local en a=2a=2, point intérieur de son intervalle de définition. Quelle égalité doit alors être vérifiée ?

p′(2)>0p'(2)>0
p′(2)=0p'(2)=0
p(2)=0p(2)=0
p′(2)<0p'(2)<0

$$p'(2)=0$$

Explication

En un point intérieur où une fonction dérivable présente un extremum local, sa dérivée est nulle. Cette condition est nécessaire, mais elle ne suffit pas à garantir un extremum; une dérivée strictement négative n’est pas requise au point concerné, et la valeur de la fonction n’a pas à être nulle.

28. Sur un intervalle, quelle position caractérise la courbe d’une fonction dérivable convexe par rapport à ses cordes et à ses tangentes ?

Sous ses cordes et au-dessus de ses tangentes
Sous ses cordes et ses tangentes
Au-dessus de ses cordes et sous ses tangentes
Au-dessus de ses cordes et de ses tangentes

Sous ses cordes et au-dessus de ses tangentes

Explication

Une fonction convexe a une courbe située sous ses cordes et au-dessus de ses tangentes. La position « au-dessus des cordes et sous les tangentes » caractérise la concavité; les deux autres réponses inversent ou omettent une de ces positions.

29. Une fonction deux fois dérivable sur un intervalle vérifie f′′(x)≥0f''(x)\geq 0 en tout point de cet intervalle. Quelle conclusion peut-on en tirer ?

La fonction est concave sur l’intervalle
La fonction est croissante sur l’intervalle
La fonction est convexe sur l’intervalle
La fonction est décroissante sur l’intervalle

La fonction est convexe sur l’intervalle

Explication

Pour une fonction deux fois dérivable, la convexité équivaut à f′′≥0f''\geq 0 sur l’intervalle. La concavité correspond à f′′≤0f''\leq 0, tandis que la croissance ou la décroissance dépend du signe de la dérivée première.

30. Une fonction est quatre fois dérivable sur un intervalle et sa dérivée quatrième y est continue. Quelle propriété suffit à affirmer qu’elle est de classe C4C^4 sur cet intervalle ?

La fonction elle-même est continue
Sa dérivée d’ordre trois est continue
Sa dérivée d’ordre quatre est continue
Sa dérivée première est continue

Sa dérivée d’ordre quatre est continue

Explication

Une fonction est de classe CkC^k si elle est kk fois dérivable et si sa dérivée d’ordre kk est continue. La continuité de la dérivée première ou troisième ne répond pas à cette condition précise; la seule continuité de la fonction ne suffit pas.

31. Une fonction est continue sur [2,7][2,7], dérivable sur ]2,7[]2,7[ et vérifie f(2)=f(7)f(2)=f(7). Quelle conclusion le théorème de Rolle garantit-il ?

Il existe c∈]2,7[c\in]2,7[ tel que f′(c)=f(7)−f(2)5f'(c)=\frac{f(7)-f(2)}{5}, sans imposer zéro
Il existe c∈]2,7[c\in]2,7[ tel que f′(c)=0f'(c)=0
Il existe c∈[2,7]c\in[2,7] tel que f′(c)=0f'(c)=0
La dérivée est nulle sur tout l’intervalle ]2,7[]2,7[

Il existe $$c\in]2,7[$$ tel que $$f'(c)=0$$

Explication

Sous les hypothèses de continuité, de dérivabilité et d’égalité des valeurs aux bornes, Rolle garantit un point intérieur où la dérivée s’annule. Le taux moyen sans égalité des valeurs relève du théorème des accroissements finis; une borne n’est pas un point intérieur, et une annulation ponctuelle n’implique pas une dérivée nulle partout.

32. Une fonction continue sur [1,5][1,5] et dérivable sur ]1,5[]1,5[ prend les valeurs f(1)=3f(1)=3 et f(5)=11f(5)=11. Quelle valeur le théorème des accroissements finis garantit-il pour f′(c)f'(c) en un certain point intérieur cc ?

22
12\frac{1}{2}
00
88

$$2$$

Explication

Le théorème garantit que f′(c)=f(5)−f(1)5−1=11−34=2f'(c)=\frac{f(5)-f(1)}{5-1}=\frac{11-3}{4}=2 pour un certain c∈]1,5[c\in]1,5[. 88 est la variation totale sans division par la longueur de l’intervalle, 12\frac{1}{2} inverse le rapport et 00 correspondrait au cas de Rolle où les valeurs aux bornes sont égales.

Révisez avec les flashcards

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Qu’est-ce qu’une fonction réelle de ℝ dans ℝ ?

Une application définie sur une partie de ℝ et à valeurs dans ℝ.

Que représente l’ensemble de définition DfD_f d’une fonction ff ?

Les réels qui possèdent une image par ff.

Quels points composent le graphe CfC_f d’une fonction ff ?

Les points (x,f(x))(x,f(x)) pour xx appartenant à DfD_f.

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