QCM : Les ensembles de nombres — 14 questions

Questions et réponses du QCM

1. Lequel de ces nombres est un nombre décimal au sens mathématique ?

13\frac{1}{3}
1,5
π
√2

1,5

Explication

Un nombre décimal possède une écriture décimale qui s’arrête, comme 1,5. L’écriture décimale de 13\frac{1}{3} est infinie périodique, tandis que √2 et π sont irrationnels.

2. Lequel des nombres suivants appartient à l’ensemble des entiers naturels N\mathbb{N} ?

−3
0
12\frac{1}{2}
1,5

0

Explication

L’ensemble N\mathbb{N} contient les nombres utilisés pour compter, y compris zéro. Le nombre −3 est un entier relatif négatif, tandis que 1,5 et 12\frac{1}{2} ne sont pas des entiers naturels.

3. Quelle propriété définit un nombre irrationnel ?

Il appartient à l’ensemble des entiers relatifs positifs.
Il peut s’écrire comme quotient de deux entiers relatifs.
Son écriture décimale s’arrête après un nombre fini de chiffres.
Son écriture décimale est infinie et non périodique.

Son écriture décimale est infinie et non périodique.

Explication

Un irrationnel est un nombre réel dont l’écriture décimale est infinie et non périodique. Une écriture décimale finie ou une fraction de deux entiers décrit un nombre rationnel.

4. Pourquoi π\pi est-il classé parmi les nombres transcendants ?

Il ne satisfait aucune équation polynomiale à coefficients entiers.
Il est solution de l’équation x2=2x^2=2.
Il s’écrit comme le quotient de deux nombres entiers.
Il possède une partie imaginaire non nulle.

Il ne satisfait aucune équation polynomiale à coefficients entiers.

Explication

Le nombre π\pi est transcendant parce qu’aucune équation polynomiale à coefficients entiers ne l’a pour solution. L’équation x2=2x^2=2 caractérise plutôt 2\sqrt{2}, qui est algébrique.

5. Dans quels ensembles numériques le nombre 11 se trouve-t-il ?

Dans NN, ZZ, DD, QQ, RR et CC.
Dans NN, ZZ et DD, mais pas dans QQ.
Dans CC uniquement, car il peut s’écrire sous forme complexe.
Dans QQ, RR et CC, mais pas dans NN.

Dans $$N$$, $$Z$$, $$D$$, $$Q$$, $$R$$ et $$C$$.

Explication

Le nombre 11 appartient à tous ces ensembles : il est naturel, entier, décimal, rationnel, réel et complexe. En particulier, 1=1,0=111=1,0=\frac{1}{1}, ce qui justifie ses appartenances aux ensembles décimaux et rationnels.

6. Quelle forme générale décrit un nombre complexe ?

ab\frac{a}{b}, avec aa et bb naturels.
a2+b2a^2+b^2, avec aa et bb réels.
a+ba+b, avec aa et bb entiers.
a+iba+ib, avec aa et bb réels.

$$a+ib$$, avec $$a$$ et $$b$$ réels.

Explication

Un nombre complexe s’écrit sous la forme a+iba+ib, où aa et bb sont des nombres réels. Une somme de deux réels reste réelle et ne décrit pas la forme générale d’un complexe.

7. Pourquoi le nombre 13\frac{1}{3} est-il un exemple de nombre rationnel qui n’est pas décimal ?

Il appartient aux nombres irrationnels malgré son écriture fractionnaire.
Il ne peut pas s’écrire comme quotient de deux entiers.
Son écriture décimale est infinie et non périodique : 0,314…
Son écriture décimale est infinie et périodique : 0,333…

Son écriture décimale est infinie et périodique : 0,333…

Explication

13\frac{1}{3} est rationnel puisqu’il est le quotient de deux entiers, mais son écriture 0,333… ne s’arrête pas et se répète. Une écriture infinie non périodique correspondrait à un nombre irrationnel.

8. Quelle équation définit l’unité imaginaire ii ?

x2=0x^2=0
x2=1x^2=1
x2=2x^2=2
x2=−1x^2=-1

$$x^2=-1$$

Explication

L’unité imaginaire ii vérifie i2=−1i^2=-1, donc elle est une solution complexe de l’équation x2=−1x^2=-1. Cette équation n’a pas de solution dans les nombres réels, car le carré d’un réel ne peut pas être négatif.

9. Quelle condition permet d’identifier un nombre rationnel ?

Il possède une écriture décimale qui s’arrête après quelques chiffres.
Il possède une écriture décimale infinie dépourvue de période.
Il peut s’écrire sous la forme ab\frac{a}{b} avec a et b entiers relatifs et b≠0b\ne0.
Il est nécessairement un entier naturel supérieur à zéro.

Il peut s’écrire sous la forme $$\frac{a}{b}$$ avec a et b entiers relatifs et $$b\ne0$$.

Explication

Un rationnel peut être écrit comme le quotient de deux entiers relatifs avec un dénominateur non nul. Une écriture décimale finie décrit un nombre décimal, tandis qu’une écriture infinie non périodique caractérise un irrationnel.

10. Quelle chaîne d’inclusions entre ensembles numériques est correcte ?

Z⊂N⊂D⊂R⊂Q⊂CZ\subset N\subset D\subset R\subset Q\subset C
N⊂Q⊂Z⊂R⊂D⊂CN\subset Q\subset Z\subset R\subset D\subset C
C⊂R⊂Q⊂D⊂Z⊂NC\subset R\subset Q\subset D\subset Z\subset N
N⊂Z⊂D⊂Q⊂R⊂CN\subset Z\subset D\subset Q\subset R\subset C

$$N\subset Z\subset D\subset Q\subset R\subset C$$

Explication

Les ensembles numériques sont emboîtés selon N⊂Z⊂D⊂Q⊂R⊂CN\subset Z\subset D\subset Q\subset R\subset C. Par exemple, les entiers sont inclus dans les décimaux, tandis que les complexes englobent les nombres réels.

11. Quelle propriété caractérise un nombre transcendant ?

Il n’est solution d’aucune équation polynomiale à coefficients entiers.
Il est solution d’une équation polynomiale à coefficients réels.
Il est représentable par une fraction de deux entiers.
Il possède une partie imaginaire non nulle.

Il n’est solution d’aucune équation polynomiale à coefficients entiers.

Explication

Un nombre transcendant n’est la solution d’aucune équation polynomiale à coefficients entiers, ce qui le distingue d’un nombre algébrique. Une représentation fractionnaire caractérise plutôt un nombre rationnel, tandis qu’une partie imaginaire concerne les nombres complexes.

12. Quelle affirmation explique correctement pourquoi √2 est irrationnel ?

Il est égal à 13\frac{1}{3} et son écriture décimale est périodique.
Il est solution de x2=2x^2=2 et son écriture décimale est infinie non périodique.
Il est solution de x2=2x^2=2 et son écriture décimale s’arrête.
Il n’est pas réel parce que son écriture décimale contient une infinité de chiffres.

Il est solution de $$x^2=2$$ et son écriture décimale est infinie non périodique.

Explication

√2 vérifie x2=2x^2=2 et son écriture commence par 1,4142135… sans s’arrêter ni présenter de période. Il est donc réel et irrationnel, contrairement à 13\frac{1}{3}, qui est rationnel.

13. Quelle description caractérise l’ensemble des entiers relatifs Z\mathbb{Z} ?

Il regroupe les entiers positifs et les entiers négatifs.
Il contient les nombres dont l’écriture décimale s’arrête.
Il comprend les nombres rationnels et irrationnels.
Il regroupe les nombres naturels et les fractions positives.

Il regroupe les entiers positifs et les entiers négatifs.

Explication

Les entiers relatifs réunissent les entiers positifs et négatifs, comme −5 et 14. Les fractions, les décimaux non entiers et les irrationnels appartiennent à d’autres ensembles numériques.

14. Quelle relation entre les nombres réels, rationnels et irrationnels est correcte ?

Les irrationnels regroupent les réels et les rationnels.
Les réels regroupent les entiers naturels mais excluent les fractions.
Les réels regroupent les rationnels et les irrationnels.
Les rationnels regroupent les réels et les irrationnels.

Les réels regroupent les rationnels et les irrationnels.

Explication

L’ensemble des réels R\mathbb{R} est formé des nombres rationnels et des nombres irrationnels. Les rationnels constituent donc une partie des réels, et les fractions rationnelles y sont bien incluses.

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Que sont les entiers naturels ?

Les nombres utilisés pour compter, incluant zéro.

Comment se note l'ensemble des entiers naturels ?

N

Que regroupent les entiers relatifs ?

Les entiers positifs et négatifs.

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