QCM : Méthodes de base en analyse — 26 questions

Questions et réponses du QCM

1. Que signifient respectivement les symboles \exists et \forall en mathématiques ?

« Il existe » et « pour tout »
« Pour tout » et « il existe »
« Est égal à » et « est différent de »
« Il n’existe pas » et « pour aucun »

« Il existe » et « pour tout »

Explication

Le symbole \exists introduit l’existence d’au moins un élément, tandis que \forall signifie que la propriété vaut pour tout élément. L’ordre inverse entre ces deux symboles constitue la confusion la plus plausible.

2. Quelle propriété caractérise l’ordre usuel \leq sur R\mathbb{R} ?

C’est un ordre partiel, car certains réels ne sont pas comparables
C’est une relation symétrique, car xyx\leq y implique yxy\leq x
C’est une relation irréflexive, car aucun réel n’est inférieur à lui-même
C’est un ordre total, car deux réels sont toujours comparables

C’est un ordre total, car deux réels sont toujours comparables

Explication

L’ordre usuel sur R\mathbb{R} est réflexif, transitif, antisymétrique et total : pour deux réels, l’un est inférieur ou égal à l’autre. Un ordre partiel peut laisser certains éléments incomparables, ce qui ne se produit pas ici.

3. Si xyx\leq y et si l’on multiplie par un réel z<0z<0, quelle inégalité obtient-on ?

xzyzxz\leq yz
xz=yzxz=yz
x+zy+zx+z\geq y+z
xzyzxz\geq yz

$$xz\geq yz$$

Explication

La multiplication par un nombre négatif inverse le sens de l’inégalité, d’où xzyzxz\geq yz. Le sens est conservé lors d’une multiplication par un nombre positif, et l’addition de zz ne correspond pas à l’opération décrite.

4. Quel encadrement est obtenu lorsque 1x21\leq x\leq 2 pour l’expression 2x+13x2+4\frac{2x+1}{3x^2+4} ?

3162x+13x2+475\frac{3}{16}\leq\frac{2x+1}{3x^2+4}\leq\frac{7}{5}
572x+13x2+4316\frac{5}{7}\leq\frac{2x+1}{3x^2+4}\leq\frac{3}{16}
142x+13x2+423\frac{1}{4}\leq\frac{2x+1}{3x^2+4}\leq\frac{2}{3}
3162x+13x2+457\frac{3}{16}\leq\frac{2x+1}{3x^2+4}\leq\frac{5}{7}

$$\frac{3}{16}\leq\frac{2x+1}{3x^2+4}\leq\frac{5}{7}$$

Explication

Les encadrements successifs donnent 3162x+13x2+457\frac{3}{16}\leq\frac{2x+1}{3x^2+4}\leq\frac{5}{7} sur l’intervalle considéré. La troisième proposition inverse une borne inférieure et une borne supérieure, tandis que les autres bornes ne correspondent pas à l’encadrement établi.

5. Quelle expression donne la valeur absolue d’un réel xx selon son signe ?

x=x|x|=-x pour tout réel xx
x=x|x|=x si x0x\geq0 et x=x|x|=-x si x<0x<0
x=x|x|=-x si x0x\geq0 et x=x|x|=x si x<0x<0
x=x|x|=x pour tout réel xx

$$|x|=x$$ si $$x\geq0$$ et $$|x|=-x$$ si $$x<0$$

Explication

La valeur absolue conserve un réel positif ou nul et change le signe d’un réel négatif afin de produire une quantité positive ou nulle. Les propositions qui appliquent une seule formule à tous les réels ignorent cette distinction selon le signe.

6. Quelle égalité est valable pour tout réel xx ?

(x)2=x(\sqrt{x})^2=x pour tout réel xx
x2=x\sqrt{x^2}=|x|
x2=x\sqrt{x^2}=x
x2=x\sqrt{x^2}=-|x|

$$\sqrt{x^2}=|x|$$

Explication

Pour tout réel, la racine carrée de x2x^2 est la quantité non négative x|x|. L’égalité x2=x\sqrt{x^2}=x échoue lorsque x<0x<0, et x\sqrt{x} n’est pas définie dans R\mathbb{R} pour un réel négatif.

7. Pour r0r\geq0, quelle condition est équivalente à xr|x|\geq r ?

rxr-r\leq x\leq r
xrx\leq r ou xrx\geq-r
r<x<r-r<x<r
xrx\geq r ou xrx\leq-r

$$x\geq r$$ ou $$x\leq-r$$

Explication

L’inégalité xr|x|\geq r décrit les réels situés à l’extérieur de l’intervalle central : xrx\geq r ou xrx\leq-r. L’encadrement rxr-r\leq x\leq r correspond au contraire à la condition xr|x|\leq r.

8. Quelle inégalité est vraie pour tous réels xx et yy ?

xyx+yx+y|x|-|y|\leq|x+y|\leq|x|+|y|
xyx+yx+y|x|-|y|\geq|x+y|\geq|x|+|y|
x+yx+yxy|x|+|y|\leq|x+y|\leq|x|-|y|
x+yxyx+y|x+y|\leq|x|-|y|\leq|x|+|y|

$$|x|-|y|\leq|x+y|\leq|x|+|y|$$

Explication

L’inégalité triangulaire fournit la borne supérieure x+yx+y|x+y|\leq|x|+|y|, tandis que sa forme inversée donne la borne inférieure xyx+y|x|-|y|\leq|x+y|. Les autres chaînes inversent ces relations et contredisent ces propriétés générales.

9. Laquelle des parties suivantes est un intervalle de R\mathbb{R} ?

R\mathbb{R}^*, qui exclut zéro
{1;3;6}\{1;3;6\}
[2;5[]7;9][2;5[ \cup ]7;9]
];4]]-\infty;4]

$$]-\infty;4]$$

Explication

Un intervalle de R\mathbb{R} est une partie comprise entre deux bornes, éventuellement infinies, sans interruption intérieure. R\mathbb{R}^* possède un trou en zéro et n’est donc pas un intervalle.

10. Pour une partie AA de R\mathbb{R}, quelle condition caractérise le fait qu’elle soit majorée ?

Il existe un réel MM tel que tout élément xx de AA vérifie xMx\leq M.
Tout élément de AA est supérieur ou égal à un réel mm.
La partie AA possède à la fois une borne inférieure et une borne supérieure.
La partie AA possède un élément qui est supérieur à tous les autres.

Il existe un réel $$M$$ tel que tout élément $$x$$ de $$A$$ vérifie $$x\leq M$$.

Explication

Une partie est majorée lorsqu’un réel MM est supérieur ou égal à chacun de ses éléments. La présence d’un plus grand élément est plus exigeante, car un majorant n’appartient pas forcément à la partie.

11. La partie B=[0;1[B=[0;1[ possède quelles propriétés ?

Elle est majorée par zéro et possède un maximum égal à zéro.
Elle est bornée, possède un minimum égal à zéro et n’a pas de maximum.
Elle est minorée, possède un minimum égal à zéro et possède un maximum égal à un.
Elle n’est pas bornée, car la borne supérieure n’appartient pas à la partie.

Elle est bornée, possède un minimum égal à zéro et n’a pas de maximum.

Explication

Tous les éléments de BB sont compris entre zéro et un, donc la partie est bornée, et zéro est son minimum. Le réel un est un majorant, mais il n’appartient pas à BB, ce qui empêche l’existence d’un maximum.

12. Quelle propriété permet de résoudre l’équation ab=0ab=0, où aa et bb sont réels ?

Elle équivaut à a0a\neq0 et b0b\neq0.
Elle équivaut à a=0a=0 ou b=0b=0.
Elle équivaut à a=ba=b.
Elle équivaut à a+b=0a+b=0.

Elle équivaut à $$a=0$$ ou $$b=0$$.

Explication

Un produit de deux réels est nul si et seulement si au moins un de ses facteurs est nul. L’égalité entre les facteurs ou la somme nulle ne constitue pas le critère de nullité d’un produit.

13. Quel est le discriminant du trinôme ax2+bx+cax^2+bx+c, avec a0a\neq0 ?

Δ=a24bc\Delta=a^2-4bc
Δ=2b4ac\Delta=2b-4ac
Δ=b2+4ac\Delta=b^2+4ac
Δ=b24ac\Delta=b^2-4ac

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

Explication

Le discriminant d’un trinôme du second degré est calculé par Δ=b24ac\Delta=b^2-4ac. Les autres expressions associent les coefficients selon des formes qui ne correspondent pas à cette formule.

14. Combien de racines réelles distinctes possède un trinôme lorsque son discriminant vérifie Δ>0\Delta>0 ?

Une racine réelle double
Deux racines réelles distinctes
Aucune racine réelle
Une racine réelle et une racine non réelle

Deux racines réelles distinctes

Explication

Un discriminant strictement positif indique que le trinôme possède deux racines réelles distinctes. Une racine double correspond à Δ=0\Delta=0, tandis que l’absence de racine réelle correspond à Δ<0\Delta<0.

15. Pour étudier le signe d’une expression factorisée, quelle démarche est appropriée ?

Résoudre directement l’expression sans rechercher ses facteurs.
Développer chaque facteur puis ignorer leurs signes séparés.
Regrouper les termes, factoriser, puis étudier le signe de chaque facteur.
Remplacer chaque facteur par sa valeur absolue avant de comparer les résultats.

Regrouper les termes, factoriser, puis étudier le signe de chaque facteur.

Explication

La factorisation transforme l’expression en produit de facteurs dont les signes peuvent être étudiés séparément. Cette démarche permet ensuite de déterminer le signe du produit ou les valeurs qui l’annulent.

16. Quelle distinction décrit correctement une équation par rapport à une égalité ?

Une égalité demande toujours de comparer deux ensembles de solutions.
Une équation est une relation entre expressions sans valeur inconnue à déterminer.
Une égalité est un problème de recherche, tandis qu’une équation ne contient pas d’inconnue.
Une équation est une égalité dont on cherche les valeurs qui la rendent vraie.

Une équation est une égalité dont on cherche les valeurs qui la rendent vraie.

Explication

Une équation demande de trouver toutes les valeurs qui vérifient une égalité. Une égalité peut simplement exprimer une relation entre des expressions, sans constituer un problème de résolution.

17. Quelle étape doit précéder la résolution d’une équation ou d’une inéquation ?

Calculer immédiatement l’ensemble des solutions après avoir isolé l’inconnue.
Factoriser chaque membre, même lorsque certaines expressions n’ont pas de sens.
Mettre toutes les expressions au carré afin de supprimer les signes.
Déterminer le domaine de définition des expressions présentes.

Déterminer le domaine de définition des expressions présentes.

Explication

Il faut d’abord déterminer les valeurs pour lesquelles les membres de l’équation ou de l’inéquation sont définis. L’ensemble des solutions n’est recherché qu’après cette vérification et les transformations autorisées.

18. Quelle distinction décrit correctement les notations ff et f(x)f(x) pour une fonction réelle ?

ff désigne l’image de xx, tandis que f(x)f(x) désigne le domaine
ff désigne le domaine, tandis que f(x)f(x) désigne l’ensemble d’arrivée
ff désigne l’ensemble d’arrivée, tandis que f(x)f(x) désigne la fonction
ff désigne la fonction, tandis que f(x)f(x) désigne l’image de xx

$$f$$ désigne la fonction, tandis que $$f(x)$$ désigne l’image de $$x$$

Explication

La notation ff représente la fonction elle-même, alors que f(x)f(x) représente la valeur obtenue pour l’argument xx. Confondre f(x)f(x) avec le domaine est incorrect, car le domaine contient les valeurs autorisées de xx.

19. Une fonction a pour ensemble d’arrivée F=[0,+fty[F=[0,+fty[, mais elle ne prend effectivement que des valeurs dans [1,4][1,4]. Quelle relation est correcte ?

L’image f(D)f(D) est plus grande que l’ensemble d’arrivée FF
L’image f(D)f(D) ne contient aucune valeur de l’ensemble d’arrivée FF
L’ensemble d’arrivée FF et l’image f(D)f(D) sont nécessairement égaux
L’ensemble d’arrivée FF est plus grand que l’image f(D)f(D)

L’ensemble d’arrivée $$F$$ est plus grand que l’image $$f(D)$$

Explication

L’ensemble d’arrivée peut contenir des valeurs que la fonction ne prend pas, comme les valeurs de FF situées hors de [1,4][1,4]. L’image f(D)f(D) est donc incluse dans FF sans devoir lui être égale.

20. Quel ensemble décrit le graphe d’une fonction f:DFf:D\to F ?

L’ensemble des points (x,f(x))(x,f(x)) lorsque xx parcourt DD
L’ensemble des abscisses appartenant au domaine DD
L’ensemble des ordonnées appartenant à l’image f(D)f(D)
L’ensemble des valeurs de l’ensemble d’arrivée FF

L’ensemble des points $$(x,f(x))$$ lorsque $$x$$ parcourt $$D$$

Explication

Le graphe rassemble les couples de coordonnées (x,f(x))(x,f(x)) pour les arguments du domaine. L’image f(D)f(D) ne contient que les valeurs d’ordonnée, et non les points complets du graphe.

21. Dans quelle situation la droite x=x0x=x_0 est-elle une asymptote verticale de la courbe de ff ?

Lorsque f(x)f(x) tend vers une valeur infinie quand xx approche x0x_0
Lorsque la courbe se rapproche d’une droite de pente non nulle à l’infini
Lorsque f(x)(ax+b)f(x)-(ax+b) tend vers zéro quand xx devient très grand
Lorsque f(x)f(x) tend vers une constante quand xx devient très grand

Lorsque $$f(x)$$ tend vers une valeur infinie quand $$x$$ approche $$x_0$$

Explication

Une asymptote verticale est caractérisée par une divergence de f(x)f(x) vers l’infini au voisinage de x0x_0. Une limite finie à l’infini décrit plutôt une asymptote horizontale.

22. Si f(x)f(x) tend vers 33 lorsque xx tend vers ++\infty, quelle droite est une asymptote horizontale dans cette direction ?

La droite y=x+3y=x+3
La droite x=3x=3
La droite x=y+3x=y+3
La droite y=3y=3

La droite $$y=3$$

Explication

Une limite finie de f(x)f(x) à l’infini donne une asymptote horizontale d’équation y=by=b, ici y=3y=3. La droite x=3x=3 est verticale et ne correspond pas à cette condition de limite.

23. Quelle condition caractérise une asymptote oblique d’équation y=ax+by=ax+b à l’infini ?

f(x)(ax+b)f(x)-(ax+b) reste constant avec a=0a=0
f(x)(ax+b)f(x)-(ax+b) tend vers zéro avec a0a\ne0
f(x)f(x) tend vers l’infini lorsque xx approche une valeur finie
f(x)f(x) tend vers bb avec une droite de pente nulle

$$f(x)-(ax+b)$$ tend vers zéro avec $$a\ne0$$

Explication

La courbe admet l’asymptote oblique y=ax+by=ax+b si l’écart f(x)(ax+b)f(x)-(ax+b) tend vers zéro et si la pente aa est non nulle. Une pente nulle correspond à une asymptote horizontale.

24. Quelle transformation permet d’obtenir la courbe de g(x)=f(x)+ag(x)=f(x)+a à partir de celle de ff ?

Une translation horizontale de vecteur dirigé selon l’axe des abscisses
Une symétrie par rapport à une droite horizontale
Une translation verticale de vecteur dirigé selon l’axe des ordonnées
Une symétrie par rapport à une droite verticale

Une translation verticale de vecteur dirigé selon l’axe des ordonnées

Explication

Ajouter la constante aa aux valeurs de la fonction déplace chaque point verticalement. Une modification de l’argument, comme dans f(x+a)f(x+a), produit au contraire une translation horizontale.

25. Quelle affirmation correspond à la croissance stricte d’une fonction ff sur un intervalle II ?

Pour x1<x2x_1<x_2, on a f(x1)<f(x2)f(x_1)<f(x_2)
Pour x1x2x_1\le x_2, on a f(x1)=f(x2)f(x_1)=f(x_2)
Pour x1<x2x_1<x_2, on a f(x1)f(x2)f(x_1)\le f(x_2)
Pour x1x2x_1\le x_2, on a f(x1)>f(x2)f(x_1)>f(x_2)

Pour $$x_1<x_2$$, on a $$f(x_1)<f(x_2)$$

Explication

La croissance stricte conserve une inégalité stricte entre les images lorsque les arguments sont dans cet ordre strict. L’inégalité large caractérise la croissance au sens large, qui autorise des valeurs égales.

26. Une fonction ff est strictement croissante sur un intervalle II. Que peut-on déduire si f(x)<f(y)f(x)<f(y) pour x,yIx,y\in I ?

On ne peut établir aucune relation entre xx et yy
On peut conclure que x=yx=y
On peut conclure que x>yx>y
On peut conclure que x<yx<y

On peut conclure que $$x<y$$

Explication

Pour une fonction strictement croissante, l’ordre des images est équivalent à l’ordre des arguments : x<yx<y équivaut à f(x)<f(y)f(x)<f(y). L’hypothèse x>yx>y entraînerait au contraire f(x)>f(y)f(x)>f(y).

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Que signifie le symbole ∃ en logique ?

Il signifie « il existe ».

Quelles propriétés vérifie la relation ≤ sur ℝ ?

Elle est réflexive, transitive et antisymétrique.

Pourquoi la relation ≤ sur ℝ est-elle dite totale ?

Parce que deux réels sont toujours comparables.

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