QCM : Logique et raisonnements mathématiques — 14 questions

Questions et réponses du QCM

1. Dans quelle situation la proposition « non P » est-elle vraie ?

Lorsque P est fausse
Lorsque P et non P sont vraies
Lorsque P est vraie
Lorsque P n’a pas de valeur de vérité

Lorsque P est fausse

Explication

La négation « non P » possède la valeur de vérité opposée à celle de P : elle est vraie lorsque P est fausse.

2. Quelle est la négation de la proposition « pour tout x, P(x) » ?

Il existe x tel que P(x)
Pour tout x, non P(x)
Pour tout x, P(x)
Il existe x tel que non P(x)

Il existe x tel que non P(x)

Explication

Pour nier une proposition universelle, on remplace « pour tout » par « il existe » et l’on nie l’assertion restante.

3. Quelle est la négation de l’inégalité « x < a » ?

x ≥ a
x ≤ a
x = a
x > a

x ≥ a

Explication

La négation de « x < a » est « x ≥ a », car les deux situations complémentaires couvrent toutes les valeurs possibles de x.

4. Que signifie l’implication « P ⇒ Q » ?

P et Q ont toujours la même valeur de vérité
P est vraie si et seulement si Q est vraie
Si Q est vraie, alors P est vraie
Si P est vraie, alors Q est vraie

Si P est vraie, alors Q est vraie

Explication

L’implication « P ⇒ Q » affirme que la vérité de P entraîne celle de Q. Elle ne garantit pas automatiquement l’implication réciproque.

5. Quelle est la réciproque de l’implication « P ⇒ Q » ?

non Q ⇒ non P
non P ⇒ non Q
Q ⇒ P
P ⇔ Q

Q ⇒ P

Explication

La réciproque s’obtient en échangeant le rôle des deux propositions : « P ⇒ Q » devient « Q ⇒ P ».

6. Quelle condition caractérise l’équivalence « P ⇔ Q » ?

Une seule des implications P ⇒ Q et Q ⇒ P est vraie
P est vraie et Q est nécessairement fausse
P et Q ont toujours des valeurs de vérité opposées
Les implications P ⇒ Q et Q ⇒ P sont toutes deux vraies

Les implications P ⇒ Q et Q ⇒ P sont toutes deux vraies

Explication

Une équivalence exige les deux sens : P doit entraîner Q et Q doit entraîner P.

7. Dans quel cas l’équivalence « P ⇔ Q » est-elle vraie ?

Lorsque P est vraie et Q est fausse
Lorsque P est fausse et Q est vraie
Lorsque P et Q ont la même valeur de vérité
Lorsque P est vraie, quelle que soit la valeur de Q

Lorsque P et Q ont la même valeur de vérité

Explication

L’équivalence est vraie lorsque les deux propositions sont simultanément vraies ou simultanément fausses, c’est-à-dire lorsqu’elles ont la même valeur de vérité.

8. Quelle est la contraposée de l’implication « P ⇒ Q » ?

non P ⇒ non Q
non Q ⇒ non P
Q ⇒ P
P ⇔ Q

non Q ⇒ non P

Explication

La contraposée inverse l’ordre des propositions et nie chacune d’elles : « non Q ⇒ non P ». Une implication et sa contraposée sont toujours équivalentes.

9. Quelles sont les trois étapes nécessaires pour démontrer par récurrence qu’une propriété P(n) est vraie pour tout entier n supérieur ou égal à n₀ ?

Supposer la propriété fausse, construire une contradiction, puis conclure
Vérifier deux rangs, démontrer la réciproque, puis conclure
Vérifier l’initialisation, démontrer l’hérédité, puis conclure
Formuler la contraposée, vérifier un contre-exemple, puis conclure

Vérifier l’initialisation, démontrer l’hérédité, puis conclure

Explication

Une récurrence comporte l’initialisation au rang de départ, l’hérédité du passage de k à k + 1, puis la conclusion pour tous les rangs considérés.

10. Dans une récurrence forte, quelle hypothèse utilise-t-on pour démontrer P(k + 1) ?

On suppose uniquement P(n₀) et P(k + 1) vraies
On suppose uniquement P(k) vraie
On suppose toutes les propriétés de P(n₀) à P(k) vraies
On suppose P(k + 1) fausse afin d’obtenir une contradiction

On suppose toutes les propriétés de P(n₀) à P(k) vraies

Explication

La récurrence forte suppose simultanément vraies toutes les propriétés depuis P(n₀) jusqu’à P(k), puis utilise ces hypothèses pour établir P(k + 1).

11. Pour démontrer une propriété par récurrence double, quelles étapes d’initialisation et d’hérédité faut-il appliquer ?

Initialiser P(n₀) et P(n₀ + 2), puis utiliser seulement P(k)
Initialiser P(n₀), puis passer de P(k) à P(k + 1)
Initialiser P(n₀) et P(n₀ + 1), puis passer de P(k) et P(k + 1) à P(k + 2)
Initialiser uniquement P(n₀ + 1), puis passer de P(k + 1) à P(k + 2)

Initialiser P(n₀) et P(n₀ + 1), puis passer de P(k) et P(k + 1) à P(k + 2)

Explication

La récurrence double commence par les deux premiers rangs P(n₀) et P(n₀ + 1), puis utilise deux propriétés consécutives pour démontrer la suivante, P(k + 2).

12. Dans un raisonnement direct visant à démontrer l’implication P ⇒ Q, quel est le point de départ ?

Chercher un élément pour lequel P est fausse
Supposer Q fausse et démontrer que P est fausse
Supposer P vraie et démontrer directement Q
Diviser les éléments en plusieurs cas avant toute hypothèse

Supposer P vraie et démontrer directement Q

Explication

Le raisonnement direct part de l’hypothèse P et établit directement la conclusion Q. Partir de non-Q correspond au raisonnement par contraposée.

13. Quelle démarche caractérise un raisonnement par l’absurde pour établir P ⇒ Q ?

Supposer P vraie, puis démontrer Q sans autre hypothèse
Diviser l’ensemble étudié en parties et traiter chaque partie séparément
Supposer P vraie et Q fausse, puis rechercher une contradiction
Supposer P fausse et Q vraie, puis vérifier quelques exemples

Supposer P vraie et Q fausse, puis rechercher une contradiction

Explication

Le raisonnement par l’absurde suppose simultanément P vraie et Q fausse, puis montre que ces hypothèses conduisent à une contradiction.

14. Pour réfuter une assertion affirmant que, pour tout x appartenant à E, P(x) est vraie, que suffit-il de faire ?

Montrer que P(x) est vraie pour plusieurs éléments de E
Supposer que tous les éléments de E vérifient P(x)
Démontrer P(x) uniquement pour le plus grand élément de E
Trouver un élément de E pour lequel P(x) est fausse

Trouver un élément de E pour lequel P(x) est fausse

Explication

Une assertion universelle est réfutée par un seul contre-exemple : il suffit de trouver un élément x de E tel que P(x) soit fausse.

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Quand la négation « non P » est-elle vraie ?

Elle est vraie lorsque P est fausse.

Comment nier une phrase logique avec un quantificateur ?

On remplace « pour tout » par « il existe » ou inversement.

Que fait-on après avoir remplacé le quantificateur pour nier une phrase logique ?

On nie l’assertion restante.

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