QCM : Nombres complexes et logique — 67 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle écriture définit un nombre complexe ?

z=x+yz=x+y, avec x,y∈Rx,y\in\mathbb{R} et i2=1i^2=1
z=xy+iz=xy+i, avec x,y∈Rx,y\in\mathbb{R} et i2=−1i^2=-1
z=x+iyz=x+iy, avec x,y∈Rx,y\in\mathbb{R} et i2=−1i^2=-1
z=x+iyz=x+iy, avec x,y∈Cx,y\in\mathbb{C} et i2=1i^2=1

$$z=x+iy$$, avec $$x,y\in\mathbb{R}$$ et $$i^2=-1$$

Explication

Un nombre complexe s’écrit z=x+iyz=x+iy avec deux réels xx et yy, tandis que l’unité imaginaire vérifie i2=−1i^2=-1. L’écriture z=x+yz=x+y ne fait pas intervenir la partie imaginaire et ne définit donc pas la forme générale attendue.

2. Pour un nombre complexe z=x+iyz=x+iy, que représentent xx et yy ?

x=Im⁡(z)x=\operatorname{Im}(z) et y=Re⁡(z)y=\operatorname{Re}(z), de manière unique
x=Re⁡(z)x=\operatorname{Re}(z) et y=Im⁡(z)y=\operatorname{Im}(z), de manière unique
xx et yy sont deux arguments possibles associés à zz
xx et yy sont deux modules associés à zz

$$x=\operatorname{Re}(z)$$ et $$y=\operatorname{Im}(z)$$, de manière unique

Explication

La décomposition z=x+iyz=x+iy est unique, avec xx comme partie réelle et yy comme partie imaginaire. Intervertir ces rôles confond les deux composantes de l’écriture cartésienne.

3. Quel est le conjugué de z=3−5iz=3-5i ?

−3+5i-3+5i
3−5i3-5i
−3−5i-3-5i
3+5i3+5i

$$3+5i$$

Explication

Le conjugué conserve la partie réelle et change le signe de la partie imaginaire, donc z‾=3+5i\overline z=3+5i. L’opposé, lui, changerait les signes des deux parties et donnerait −3+5i-3+5i.

4. Si ∣a∣=3|a|=3 et ∣b∣=4|b|=4, quelle majoration est garantie pour ∣a+b∣|a+b| ?

∣a+b∣≥7|a+b|\geq 7
∣a+b∣≤7|a+b|\leq 7
∣a+b∣≤1|a+b|\leq 1
∣a+b∣=12|a+b|=12

$$|a+b|\leq 7$$

Explication

L’inégalité triangulaire donne ∣a+b∣≤∣a∣+∣b∣=3+4=7|a+b|\leq |a|+|b|=3+4=7. Le produit des modules intervient dans ∣ab∣|ab|, pas dans la majoration de la somme.

5. Quelle expression décrit l’exponentielle imaginaire eiθe^{i\theta} pour un réel θ\theta ?

cos⁡θ+isin⁡θ\cos\theta+i\sin\theta
eθ(cos⁡θ+isin⁡θ)e^\theta(\cos\theta+i\sin\theta)
cosh⁡θ+isinh⁡θ\cosh\theta+i\sinh\theta
sin⁡θ+icos⁡θ\sin\theta+i\cos\theta

$$\cos\theta+i\sin\theta$$

Explication

Par définition, eiθ=cos⁡θ+isin⁡θe^{i\theta}=\cos\theta+i\sin\theta. Son module vaut donc 11, contrairement à l’expression proposée avec le facteur eθe^\theta.

6. Comment se simplifie eiθ1eiθ2e^{i\theta_1}e^{i\theta_2} ?

ei(θ1−θ2)e^{i(\theta_1-\theta_2)}
ei(θ1/θ2)e^{i(\theta_1/\theta_2)}
ei(θ1+θ2)e^{i(\theta_1+\theta_2)}
ei(θ1θ2)e^{i(\theta_1\theta_2)}

$$e^{i(\theta_1+\theta_2)}$$

Explication

La multiplication des exponentielles imaginaires additionne les arguments : eiθ1eiθ2=ei(θ1+θ2)e^{i\theta_1}e^{i\theta_2}=e^{i(\theta_1+\theta_2)}. La multiplication des arguments ne correspond pas à cette règle ; les modules, eux, se multiplient.

7. Pour un entier nn, quelle identité exprime la formule de Moivre ?

einθ=(ein)θe^{in\theta}=(e^{i n})^\theta
einθ=neiθe^{in\theta}=n e^{i\theta}
einθ=eiθ+ne^{in\theta}=e^{i\theta+n}
einθ=(eiθ)ne^{in\theta}=(e^{i\theta})^n

$$e^{in\theta}=(e^{i\theta})^n$$

Explication

La formule de Moivre relie une puissance de l’exponentielle imaginaire à une exponentielle dont l’argument est multiplié par nn. L’expression neiθn e^{i\theta} correspondrait à une multiplication par un réel, pas à une puissance.

8. Quelle forme trigonométrique convient à tout complexe non nul zz ?

z=reiθz=re^{i\theta} avec r=∣z∣>0r=|z|>0
z=reθz=re^{\theta} avec r=∣z∣r=|z|
z=∣z∣+iθz=|z|+i\theta avec θ>0\theta>0
z=θeirz=\theta e^{ir} avec r=∣z∣>0r=|z|>0

$$z=re^{i\theta}$$ avec $$r=|z|>0$$

Explication

Tout complexe non nul possède une forme z=reiθz=re^{i\theta}, où le rayon rr est son module et vérifie r>0r>0. L’argument apparaît dans le facteur eiθe^{i\theta}, et non comme un coefficient réel placé devant l’exponentielle.

9. Que signifie qu’un complexe zz est une racine nn-ième de aa ?

Il vérifie nz=anz=a
Il vérifie zn=n+az^n=n+a
Il vérifie zn=az^n=a
Il vérifie z+a=nz+a=n

Il vérifie $$z^n=a$$

Explication

Par définition, une racine nn-ième de aa est un complexe dont la puissance nn-ième vaut aa. L’équation nz=anz=a est une relation linéaire et ne définit pas une racine d’ordre nn.

10. Combien de racines nn-ièmes de l’unité existe-t-il pour n≥1n\geq1 ?

Exactement n−1n-1, données par ω,…,ωn−1\omega,\ldots,\omega^{n-1}
Exactement nn, données par 1,ω,…,ωn−11,\omega,\ldots,\omega^{n-1} avec ω=e2iπ/n\omega=e^{2i\pi/n}
Exactement 2n2n, obtenues en prenant les conjuguées de ces nombres
Une seule, égale à 11, quel que soit nn

Exactement $$n$$, données par $$1,\omega,\ldots,\omega^{n-1}$$ avec $$\omega=e^{2i\pi/n}$$

Explication

Les racines de l’unité sont les nn nombres 1,ω,…,ωn−11,\omega,\ldots,\omega^{n-1}, où ω\omega est une rotation d’angle 2π/n2\pi/n. La liste comprend donc bien nn éléments, en incluant la racine 11.

11. Pour a≠0a\neq0, comment obtient-on les racines nn-ièmes à partir d’une racine z0z_0 ?

En prenant z0,ω+z0,…,ωn−1+z0z_0,\omega+z_0,\ldots,\omega^{n-1}+z_0 avec ω=eiπ/n\omega=e^{i\pi/n}
En prenant z0,ωz0,…,ωn−1z0z_0,\omega z_0,\ldots,\omega^{n-1}z_0 avec ω=e2iπ/n\omega=e^{2i\pi/n}
En prenant z0,z0+ω,…,z0+ωn−1z_0, z_0+\omega,\ldots,z_0+\omega^{n-1} avec ω=e2iπ/n\omega=e^{2i\pi/n}
En prenant z0,2z0,…,nz0z_0,2z_0,\ldots,nz_0 avec ω=e2iπ/n\omega=e^{2i\pi/n}

En prenant $$z_0,\omega z_0,\ldots,\omega^{n-1}z_0$$ avec $$\omega=e^{2i\pi/n}$$

Explication

Les racines s’obtiennent en multipliant une racine donnée par chacune des nn racines de l’unité. Il s’agit donc de rotations et non d’additions ou de multiples réels de z0z_0.

12. Pour az2+bz+caz^2+bz+c avec a≠0a\neq0 et Δ≠0\Delta\neq0, quelles sont les racines ?

−b+Δa\frac{-b+\Delta}{a} et −b−Δa\frac{-b-\Delta}{a}, avec Δ=b2−4ac\Delta=b^2-4ac
−a+δ2b\frac{-a+\delta}{2b} et −a−δ2b\frac{-a-\delta}{2b}, avec δ2=Δ\delta^2=\Delta et Δ=b2−4ac\Delta=b^2-4ac
−b+δ2a\frac{-b+\delta}{2a} et −b−δ2a\frac{-b-\delta}{2a}, avec δ2=Δ\delta^2=\Delta et Δ=b2−4ac\Delta=b^2-4ac
b+δ2a\frac{b+\delta}{2a} et b−δ2a\frac{b-\delta}{2a}, avec δ2=Δ\delta^2=\Delta et Δ=b2+4ac\Delta=b^2+4ac

$$\frac{-b+\delta}{2a}$$ et $$\frac{-b-\delta}{2a}$$, avec $$\delta^2=\Delta$$ et $$\Delta=b^2-4ac$$

Explication

La résolution du trinôme utilise le discriminant Δ=b2−4ac\Delta=b^2-4ac et une quantité δ\delta telle que δ2=Δ\delta^2=\Delta, ce qui donne les deux expressions indiquées. Changer le signe de bb dans le discriminant ou modifier le dénominateur ne respecte pas la formule quadratique.

13. Dans un repère orthonormé direct, quel complexe est l’affixe du point de coordonnées (−2,3)(-2,3) ?

3−2i3-2i
−2+3i-2+3i
2+3i2+3i
−2−3i-2-3i

$$-2+3i$$

Explication

L’affixe d’un point de coordonnées (x,y)(x,y) est le complexe x+iyx+iy, donc le point considéré a pour affixe −2+3i-2+3i. L’expression 3−2i3-2i inverse les rôles de l’abscisse et de l’ordonnée.

14. Si les affixes de A et B sont respectivement a=1+ia=1+i et b=4+3ib=4+3i, quel est l’axe du vecteur AB→\overrightarrow{AB} ?

3−2i3-2i
−3−2i-3-2i
3+2i3+2i
5+4i5+4i

$$3+2i$$

Explication

L’axe de AB→\overrightarrow{AB} est b−a=(4+3i)−(1+i)=3+2ib-a=(4+3i)-(1+i)=3+2i. L’expression a−b=−3−2ia-b=-3-2i correspond à l’axe du vecteur opposé BA→\overrightarrow{BA}.

15. Pour trois points distincts d’affixes aa, bb et cc, quelle condition caractérise leur alignement ?

c−a=b−ac-a=b-a
c−ab−a∈iR\frac{c-a}{b-a}\in i\mathbb R
∣c−a∣=∣b−a∣|c-a|=|b-a|
c−ab−a∈R\frac{c-a}{b-a}\in\mathbb R

$$\frac{c-a}{b-a}\in\mathbb R$$

Explication

Les trois points sont alignés si et seulement si le quotient c−ab−a\frac{c-a}{b-a} est réel, car les deux vecteurs correspondants ont alors des directions colinéaires. Un quotient imaginaire pur décrit plutôt une relation de perpendicularité dans ce cadre.

16. Laquelle des expressions définit une similitude directe du plan complexe ?

f(z)=z2+bf(z)=z^2+b avec b∈Cb\in\mathbb C
f(z)=az+bf(z)=az+b avec a∈C∗a\in\mathbb C^* et b∈Cb\in\mathbb C
f(z)=az2+bf(z)=az^2+b avec a,b∈Ca,b\in\mathbb C
f(z)=az‾+bf(z)=a\overline z+b avec a∈C∗a\in\mathbb C^* et b∈Cb\in\mathbb C

$$f(z)=az+b$$ avec $$a\in\mathbb C^*$$ et $$b\in\mathbb C$$

Explication

Une similitude directe est de la forme affine complexe f(z)=az+bf(z)=az+b, avec un coefficient aa non nul. L’apparition de z‾\overline z correspond à une transformation indirecte, tandis que les expressions quadratiques ne sont pas des similitudes directes générales.

17. Laquelle des phrases suivantes est une assertion mathématique ?

Quel est le prochain entier naturel ?
Choisir un point du plan.
Déterminer un nombre réel positif.
Le nombre 77 est premier.

Le nombre $$7$$ est premier.

Explication

Une assertion est une phrase à laquelle on peut attribuer une valeur de vérité unique, et « le nombre 77 est premier » est vraie. Les autres formulations sont des consignes ou des questions qui ne sont pas directement vraies ou fausses.

18. Laquelle des expressions est un prédicat sur R\mathbb R ?

2+3=52+3=5
P(x):x2≥1P(x): x^2\geq 1
Résoudre une équation réelle
x2≥1x^2\geq 1 est vraie pour tout réel

$$P(x): x^2\geq 1$$

Explication

Un prédicat est une phrase dont la valeur de vérité dépend de l’élément choisi dans l’ensemble considéré, ici le réel xx. L’expression 2+3=52+3=5 possède déjà une valeur de vérité indépendante d’une variable.

19. Que signifie l’énoncé ∀x∈E, P(x)\forall x\in E,\ P(x) ?

La propriété P(x)P(x) est vraie pour un élément choisi de EE.
La propriété P(x)P(x) est vraie pour au moins un élément de EE.
La propriété P(x)P(x) est vraie pour chaque élément de EE.
La propriété P(x)P(x) est fausse pour chaque élément de EE.

La propriété $$P(x)$$ est vraie pour chaque élément de $$E$$.

Explication

Le quantificateur universel ∀\forall signifie « pour tout » : la propriété doit donc être vérifiée par chaque élément de EE. Le fait qu’elle soit vraie pour au moins un élément correspond au quantificateur existentiel ∃\exists.

20. Dans quel cas l’implication P⇒QP\Rightarrow Q est-elle fausse ?

Lorsque PP et QQ sont toutes deux fausses.
Lorsque PP est fausse et QQ est vraie.
Lorsque PP est vraie et QQ est fausse.
Lorsque PP et QQ sont toutes deux vraies.

Lorsque $$P$$ est vraie et $$Q$$ est fausse.

Explication

Une implication n’est fausse que lorsque sa prémisse est vraie alors que sa conclusion est fausse. Dans les trois autres configurations, sa valeur logique est vraie, même lorsque PP est fausse.

21. Quand l’équivalence logique P⇔QP\Leftrightarrow Q est-elle vraie ?

Lorsque PP et QQ sont nécessairement toutes deux vraies.
Lorsque PP implique QQ dans un seul sens.
Lorsque PP est vraie et QQ est fausse.
Lorsque PP et QQ ont la même valeur de vérité.

Lorsque $$P$$ et $$Q$$ ont la même valeur de vérité.

Explication

L’équivalence logique est vraie lorsque les deux propositions sont simultanément vraies ou simultanément fausses. Une implication dans un seul sens ne suffit pas à établir cette identité de valeur de vérité.

22. Quelle transformation est donnée par la loi de De Morgan appliquée à ¬(P∧Q)\neg(P\land Q) ?

¬(P∧Q)⇔(¬P)⇒(¬Q)\neg(P\land Q)\Leftrightarrow(\neg P)\Rightarrow(\neg Q)
¬(P∧Q)⇔(¬P)∧(¬Q)\neg(P\land Q)\Leftrightarrow(\neg P)\land(\neg Q)
¬(P∧Q)⇔P∨Q\neg(P\land Q)\Leftrightarrow P\lor Q
¬(P∧Q)⇔(¬P)∨(¬Q)\neg(P\land Q)\Leftrightarrow(\neg P)\lor(\neg Q)

$$\neg(P\land Q)\Leftrightarrow(\neg P)\lor(\neg Q)$$

Explication

La négation d’une conjonction devient la disjonction des négations : ¬(P∧Q)⇔(¬P)∨(¬Q)\neg(P\land Q)\Leftrightarrow(\neg P)\lor(\neg Q). La conjonction des négations correspond à la négation d’une disjonction, et non à celle d’une conjonction.

23. Quelle proposition est logiquement équivalente à l’implication P⇒QP\Rightarrow Q ?

Q⇒PQ\Rightarrow P
P∧¬QP\land\neg Q
¬P⇒¬Q\neg P\Rightarrow\neg Q
¬Q⇒¬P\neg Q\Rightarrow\neg P

$$\neg Q\Rightarrow\neg P$$

Explication

Une implication et sa contraposée ont toujours la même valeur de vérité : P⇒Q⇔¬Q⇒¬PP\Rightarrow Q\Leftrightarrow\neg Q\Rightarrow\neg P. L’implication réciproque Q⇒PQ\Rightarrow P n’est pas équivalente en général.

24. Quelle est la négation de l’énoncé « pour tout x∈Ex\in E, P(x)P(x) » ?

Pour tout x∈Ex\in E, P(x)P(x).
Il existe x∈Ex\in E tel que ¬P(x)\neg P(x).
Il existe x∈Ex\in E tel que P(x)P(x).
Pour tout x∈Ex\in E, ¬P(x)\neg P(x).

Il existe $$x\in E$$ tel que $$\neg P(x)$$.

Explication

La négation d’une affirmation universelle est l’existence d’au moins un contre-exemple : ¬(∀x∈E,P(x))⇔∃x∈E,¬P(x)\neg(\forall x\in E, P(x))\Leftrightarrow\exists x\in E,\neg P(x). Dire que tous les éléments vérifient la négation est une assertion plus forte et différente.

25. Si A={1,2}A=\{1,2\} et B={1,2,3}B=\{1,2,3\}, quelle affirmation est correcte ?

A=BA=B, car les deux ensembles contiennent 1 et 2
B⊂AB\subset A, mais A⊄BA\not\subset B
A⊂BA\subset B, mais B⊄AB\not\subset A
Les deux inclusions sont fausses, car les ensembles sont distincts

$$A\subset B$$, mais $$B\not\subset A$$

Explication

Tout élément de AA appartient à BB, tandis que 3 appartient à BB sans appartenir à AA. L’égalité nécessiterait les deux inclusions, ce qui n’est pas vérifié ici.

26. Quel est le complémentaire de A={1,2}A=\{1,2\} dans E={1,2,3,4}E=\{1,2,3,4\} ?

{1,2,3,4}\{1,2,3,4\}
∅\varnothing
{3,4}\{3,4\}
{1,2}\{1,2\}

$$\{3,4\}$$

Explication

Le complémentaire contient les éléments de EE qui ne sont pas dans AA, soit 3 et 4. L’ensemble de référence est indispensable pour déterminer ce complémentaire.

27. Si A={1,2,3}A=\{1,2,3\} et B={2,4}B=\{2,4\}, quelle est la différence A∖BA\setminus B ?

{2,4}\{2,4\}
{2}\{2\}
{1,2,3,4}\{1,2,3,4\}
{1,3}\{1,3\}

$$\{1,3\}$$

Explication

La différence A∖BA\setminus B rassemble les éléments de AA qui n’appartiennent pas à BB, ici 1 et 3. L’élément 2 est retiré parce qu’il appartient aux deux ensembles.

28. Quelle condition caractérise une application f:E→Ff:E\to F ?

Chaque élément de FF possède une unique image dans EE
Chaque élément de EE possède au moins deux images dans FF
Chaque élément de FF possède au moins deux antécédents dans EE
Chaque élément de EE possède une unique image dans FF

Chaque élément de $$E$$ possède une unique image dans $$F$$

Explication

Une application attribue à chaque élément de l’ensemble de départ une image unique dans l’ensemble d’arrivée. Elle ne requiert pas que chaque élément d’arrivée ait un antécédent.

29. Une application f:E→Ff:E\to F vérifie f(x1)=f(x2)⇒x1=x2f(x_1)=f(x_2)\Rightarrow x_1=x_2. Quelle propriété possède-t-elle ?

Elle est surjective
Elle est bijective
Elle est constante
Elle est injective

Elle est injective

Explication

Cette implication signifie que deux éléments ayant la même image sont nécessairement égaux, ce qui définit l’injectivité. Elle n’indique pas que chaque élément de FF possède un antécédent, condition requise pour la surjectivité.

30. Quelle condition caractérise la surjectivité d’une application f:E→Ff:E\to F ?

Tout élément de FF possède au plus un antécédent
Tout élément de EE possède au moins deux images
Tout élément de FF possède au moins un antécédent
L’image de ff est strictement incluse dans FF

Tout élément de $$F$$ possède au moins un antécédent

Explication

Une application est surjective lorsque chaque élément du codomaine FF est atteint par au moins un élément de EE, donc lorsque Im⁡f=F\operatorname{Im} f=F. La condition « au plus un antécédent » décrit l’injectivité.

31. Que peut-on déduire d’une application bijective f:E→Ff:E\to F ?

Tous les éléments de EE ont la même image
Chaque élément de FF possède un unique antécédent
Certains éléments de FF n’ont pas d’antécédent
Chaque élément de FF possède au moins deux antécédents

Chaque élément de $$F$$ possède un unique antécédent

Explication

La bijectivité combine l’injectivité et la surjectivité : chaque élément d’arrivée possède au moins un antécédent et au plus un, donc un unique antécédent. Les autres propositions contredisent l’une de ces deux propriétés.

32. Quelles propriétés définissent une relation d’ordre ?

Symétrie, antisymétrie et transitivité
Réflexivité, symétrie et complémentarité
Réflexivité, transitivité et antisymétrie
Réflexivité, transitivité et symétrie

Réflexivité, transitivité et antisymétrie

Explication

Une relation d’ordre est réflexive, transitive et antisymétrique. La symétrie appartient à la définition d’une relation d’équivalence, et non à celle d’une relation d’ordre.

33. Quelles propriétés définissent une relation d’équivalence ?

Symétrie, antisymétrie et réflexivité
Transitivité, complémentarité et antisymétrie
Réflexivité, transitivité et symétrie
Réflexivité, transitivité et antisymétrie

Réflexivité, transitivité et symétrie

Explication

Une relation d’équivalence est réflexive, symétrique et transitive. L’antisymétrie est une propriété caractéristique des relations d’ordre, mais elle n’est pas requise ici.

34. Quelle condition caractérise une partition d’un ensemble EE par une famille (Ai)i∈I\left(A_i\right)_{i\in I} ?

Sa réunion est vide et ses ensembles distincts se recouvrent
Sa réunion vaut EE et ses ensembles distincts sont disjoints
Sa réunion contient EE et les ensembles peuvent se chevaucher
Chaque ensemble de la famille vaut EE et ils sont identiques

Sa réunion vaut $$E$$ et ses ensembles distincts sont disjoints

Explication

Une partition couvre tout EE par une réunion égale à EE, tout en séparant les parties distinctes par disjonction. Une simple couverture autorisant des recouvrements ne suffit pas.

35. Dans une démonstration par récurrence, quelle est la fonction de l’hérédité ?

Établir que la propriété est fausse pour chaque rang suivant
Remplacer la vérification du premier rang par une définition
Vérifier directement la propriété au premier rang considéré
Montrer que la propriété au rang nn entraîne sa validité au rang n+1n+1

Montrer que la propriété au rang $$n$$ entraîne sa validité au rang $$n+1$$

Explication

L’hérédité établit l’implication n∈A⇒n+1∈An\in A\Rightarrow n+1\in A, ce qui transmet la propriété d’un rang au suivant. La vérification au premier rang relève de l’initialisation.

36. Si a≤ba\leq b et c≤0c\leq 0, quelle inégalité obtient-on après multiplication par cc ?

bc≥acbc\geq ac
b+c≤a+cb+c\leq a+c
ac≤bcac\leq bc
bc≤acbc\leq ac

$$bc\leq ac$$

Explication

La multiplication par un nombre négatif ou nul inverse le sens de l’inégalité, d’où bc≤acbc\leq ac. L’ordre ne resterait inchangé qu’avec une multiplication par un nombre positif.

37. Pour deux réels positifs vérifiant 0<a≤b0<a\leq b, quelle relation leurs inverses satisfont-ils ?

0<1a≤1b0<\frac{1}{a}\leq\frac{1}{b}
1a≤0≤1b\frac{1}{a}\leq 0\leq\frac{1}{b}
1a=1b\frac{1}{a}=\frac{1}{b}
0<1b≤1a0<\frac{1}{b}\leq\frac{1}{a}

$$0<\frac{1}{b}\leq\frac{1}{a}$$

Explication

L’inversion renverse l’ordre entre nombres strictement positifs, donc le plus grand nombre possède le plus petit inverse. La relation correcte est ainsi 0<1b≤1a0<\frac{1}{b}\leq\frac{1}{a}.

38. Quelle expression donne la valeur absolue d’un réel négatif aa ?

−a-a
aa
a2a^2
1a\frac{1}{a}

$$-a$$

Explication

Lorsque a≤0a\leq 0, sa valeur absolue est définie par ∣a∣=−a|a|=-a, ce qui donne un résultat positif ou nul. L’expression aa resterait négative si a<0a<0.

39. Pour un réel M≥0M\geq 0, quelle inégalité est équivalente à ∣a∣≤M|a|\leq M ?

0≤a≤M0\leq a\leq M
−a≤M≤a-a\leq M\leq a
a≤−M ou a≥Ma\leq -M\text{ ou }a\geq M
−M≤a≤M-M\leq a\leq M

$$-M\leq a\leq M$$

Explication

La condition ∣a∣≤M|a|\leq M signifie que la distance de aa à zéro ne dépasse pas MM, donc aa appartient à l’intervalle [−M,M][-M,M]. La condition avec deux branches extérieures correspondrait plutôt à une valeur absolue au moins égale à une borne.

40. Quelle propriété caractérise une fonction paire définie sur un domaine symétrique par rapport à zéro ?

f(−x)=−f(x)f(-x)=-f(x) pour tout xx du domaine
f(x+T)=f(x)f(x+T)=f(x) pour tout xx du domaine
f(−x)=f(x)f(-x)=f(x) pour tout xx du domaine
f(x)≥f(y)f(x)\geq f(y) dès que x≤yx\leq y

$$f(-x)=f(x)$$ pour tout $$x$$ du domaine

Explication

Une fonction paire prend la même valeur en xx et en −x-x, ce qui s’écrit f(−x)=f(x)f(-x)=f(x). La relation f(−x)=−f(x)f(-x)=-f(x) caractérise plutôt une fonction impaire.

41. Une fonction est-elle T-périodique lorsqu’elle vérifie quelle relation, avec les points requis dans son domaine ?

f(x+T)=f(x)f(x+T)=f(x)
f(Tx)=f(x)f(Tx)=f(x)
f(x+T)=f(x)+Tf(x+T)=f(x)+T
f(−x)=f(x)f(-x)=f(x)

$$f(x+T)=f(x)$$

Explication

La périodicité de période TT signifie que la translation horizontale de TT reproduit les valeurs : f(x+T)=f(x)f(x+T)=f(x). La relation entre xx et −x-x concerne la parité, et non la périodicité.

42. Si une fonction vérifie x≤y⇒f(x)≥f(y)x\leq y\Rightarrow f(x)\geq f(y), comment la qualifie-t-on ?

Elle est croissante
Elle est périodique
Elle est paire
Elle est décroissante

Elle est décroissante

Explication

Une fonction est décroissante lorsque l’ordre des valeurs diminue ou reste constant quand l’argument augmente, soit x≤y⇒f(x)≥f(y)x\leq y\Rightarrow f(x)\geq f(y). Une fonction croissante satisferait l’inégalité opposée entre les images.

43. Que signifie f(x)→ℓf(x)\to\ell lorsque x→ax\to a ?

La valeur de f(a)f(a) est nécessairement égale à ℓ\ell dès que xx approche aa.
La fonction prend la valeur ℓ\ell pour tout xx suffisamment éloigné de aa.
La distance entre xx et aa devient égale à la distance entre f(x)f(x) et ℓ\ell.
Les valeurs de f(x)f(x) peuvent devenir aussi proches que souhaité de ℓ\ell lorsque xx approche suffisamment aa.

Les valeurs de $$f(x)$$ peuvent devenir aussi proches que souhaité de $$\ell$$ lorsque $$x$$ approche suffisamment $$a$$.

Explication

Une limite décrit le comportement des valeurs de la fonction au voisinage de aa : elles peuvent approcher autant qu’on le souhaite ℓ\ell. Elle n’impose pas, à elle seule, que la valeur définie au point aa soit égale à ℓ\ell.

44. Quelle interprétation correspond à la notation f(x)→x→aℓf(x)\xrightarrow[x\to a]{}\ell ?

En rapprochant suffisamment xx de aa, on rend f(x)f(x) aussi proche que souhaité de ℓ\ell.
En éloignant suffisamment xx de aa, on rapproche f(x)f(x) de ℓ\ell.
La distance de f(x)f(x) à ℓ\ell devient égale à celle de xx à aa.
En prenant x=ax=a, on obtient nécessairement f(x)=ℓf(x)=\ell.

En rapprochant suffisamment $$x$$ de $$a$$, on rend $$f(x)$$ aussi proche que souhaité de $$\ell$$.

Explication

La notation exprime que les valeurs de f(x)f(x) s’approchent de ℓ\ell lorsque xx s’approche de aa. Cette propriété porte sur les points voisins de aa et ne détermine pas directement la valeur f(a)f(a).

45. Dans quelle situation la règle directe du quotient des limites peut-elle être appliquée ?

Lorsque le numérateur et le dénominateur tendent tous deux vers zéro
Lorsque la limite du dénominateur est nulle et celle du numérateur est finie
Lorsque la limite du dénominateur est non nulle
Lorsque le dénominateur ne possède pas de limite

Lorsque la limite du dénominateur est non nulle

Explication

Le quotient des limites est valable lorsque la limite du dénominateur est non nulle, car l’inversion est alors autorisée. Les situations comme 0/00/0 sont des formes indéterminées qui nécessitent une étude supplémentaire.

46. Quelle condition caractérise la continuité de ff en x0x_0 ?

f(x)→x→x0f(x0)f(x)\xrightarrow[x\to x_0]{}f(x_0)
f(x+1)=f(x)f(x+1)=f(x) pour tout xx
f(x0)→x→xf(x)f(x_0)\xrightarrow[x\to x]{}f(x)
f(x)→x→x00f(x)\xrightarrow[x\to x_0]{}0

$$f(x)\xrightarrow[x\to x_0]{}f(x_0)$$

Explication

La continuité en x0x_0 exige que la limite de f(x)f(x) lorsque xx tend vers x0x_0 soit précisément la valeur f(x0)f(x_0). Une limite nulle ou une relation de périodicité ne constitue pas le critère général de continuité.

47. Si ff est continue sur [a,b][a,b] et qu’un réel y0y_0 est compris entre f(a)f(a) et f(b)f(b), que peut-on conclure ?

Il existe x0∈[a,b]x_0\in[a,b] tel que f(x0)=y0f(x_0)=y_0.
La fonction est nécessairement croissante sur [a,b][a,b].
Il existe x0∈[a,b]x_0\in[a,b] tel que f(x0)=0f(x_0)=0.
La fonction prend la valeur y0y_0 uniquement en aa ou en bb.

Il existe $$x_0\in[a,b]$$ tel que $$f(x_0)=y_0$$.

Explication

La continuité sur l’intervalle garantit que toute valeur située entre les images des extrémités est atteinte en un point de cet intervalle. Elle n’implique pas que la fonction soit croissante ni que la valeur soit prise à une extrémité.

48. Que signifie la dérivabilité de la fonction f en x0x_0 ?

La fonction f admet une valeur nulle lorsque hh tend vers zéro
Le quotient f(x0+h)−f(x0)h\frac{f(x_0+h)-f(x_0)}{h} admet une limite finie quand hh tend vers zéro
La fonction f possède une limite infinie lorsque xx tend vers x0x_0
Le quotient f(x0+h)−f(x0)h\frac{f(x_0+h)-f(x_0)}{h} devient constant pour toute valeur de hh

Le quotient $$\frac{f(x_0+h)-f(x_0)}{h}$$ admet une limite finie quand $$h$$ tend vers zéro

Explication

La dérivabilité en x0x_0 est définie par l’existence d’une limite finie du quotient de différences lorsque hh tend vers zéro. Une valeur nulle ou une limite infinie ne constitue pas cette définition.

49. Quelle relation entre continuité et dérivabilité est illustrée par la fonction x↦∣x∣x\mapsto |x| en zéro ?

La continuité et la dérivabilité sont deux propriétés indépendantes en tout point
La continuité entraîne la dérivabilité, mais la dérivabilité n’entraîne pas la continuité
La fonction valeur absolue est dérivable en zéro, mais elle n’y est pas continue
La dérivabilité entraîne la continuité, mais la continuité n’entraîne pas la dérivabilité

La dérivabilité entraîne la continuité, mais la continuité n’entraîne pas la dérivabilité

Explication

Toute fonction dérivable en un point y est continue, tandis que la fonction valeur absolue est continue en zéro sans y être dérivable. La continuité seule ne suffit donc pas à garantir la dérivabilité.

50. Si f(x)=x2f(x)=x^2 et g(x)=sin⁡xg(x)=\sin x, quelle expression donne la dérivée de leur produit ?

2xsin⁡x+x2cos⁡x2x\sin x+x^2\cos x
2xsin⁡x+x2sin⁡x2x\sin x+x^2\sin x
x2cos⁡x+cos⁡xx^2\cos x+\cos x
2xcos⁡x+x2sin⁡x2x\cos x+x^2\sin x

$$2x\sin x+x^2\cos x$$

Explication

La règle du produit donne (fg)′=f′g+fg′(fg)'=f'g+fg', donc ici f′=2xf'=2x et g′=cos⁡xg'=\cos x. L’expression obtenue est ainsi 2xsin⁡x+x2cos⁡x2x\sin x+x^2\cos x.

51. Pour f(x)=x2f(x)=x^2 et g(u)=sin⁡ug(u)=\sin u, quelle est la dérivée de la composée g∘fg\circ f ?

cos⁡(x2)\cos(x^2)
2xsin⁡(x2)2x\sin(x^2)
x2cos⁡(x)x^2\cos(x)
2xcos⁡(x2)2x\cos(x^2)

$$2x\cos(x^2)$$

Explication

La règle de dérivation d’une composée donne (g∘f)′(x)=f′(x)g′(f(x))(g\circ f)'(x)=f'(x)g'(f(x)). Avec f′(x)=2xf'(x)=2x et g′(u)=cos⁡ug'(u)=\cos u, on obtient 2xcos⁡(x2)2x\cos(x^2).

52. Quelle propriété caractérise une primitive F d’une fonction f sur son domaine ?

F vérifie F(x)=∫f(x) dxF(x)=\int f(x)\,dx pour chaque valeur de x
F est continue et vérifie F(x)=f′(x)F(x)=f'(x)
F est dérivable et vérifie F′(x)=f(x)F'(x)=f(x)
F est dérivable et vérifie F′(x)=1/f(x)F'(x)=1/f(x)

F est dérivable et vérifie $$F'(x)=f(x)$$

Explication

Une primitive de f est une fonction dérivable dont la dérivée est f. Une intégrale peut désigner une valeur numérique, tandis qu’une primitive est une fonction.

53. Si F et H sont deux primitives d’une même fonction f sur un intervalle, que peut-on affirmer ?

Il existe une fonction affine A telle que H=F+AH=F+A
Leurs différences sont proportionnelles à la fonction f
Les fonctions F et H sont nécessairement égales sur l’intervalle
Il existe une constante C telle que H=F+CH=F+C

Il existe une constante C telle que $$H=F+C$$

Explication

Deux primitives d’une même fonction ont la même dérivée, donc leur différence est constante sur l’intervalle. Elles s’écrivent ainsi sous la forme F+CF+C.

54. Quelle formule applique-t-on à ∫abf(x)g(x) dx\int_a^b f(x)g(x)\,dx lorsque G est une primitive de g ?

[f(x)G(x)]ab+∫abf′(x)G(x) dx[f(x)G(x)]_a^b+\int_a^b f'(x)G(x)\,dx
[f′(x)G(x)]ab−∫abf(x)G(x) dx[f'(x)G(x)]_a^b-\int_a^b f(x)G(x)\,dx
f(b)G(b)−f(a)G(a)∫abf′(x)G(x) dxf(b)G(b)-f(a)G(a)\int_a^b f'(x)G(x)\,dx
[f(x)G(x)]ab−∫abf′(x)G(x) dx[f(x)G(x)]_a^b-\int_a^b f'(x)G(x)\,dx

$$[f(x)G(x)]_a^b-\int_a^b f'(x)G(x)\,dx$$

Explication

L’intégration par parties s’obtient en intégrant la règle du produit et conduit à un terme évalué aux bornes moins une nouvelle intégrale. Le signe devant cette dernière intégrale est donc négatif.

55. Dans l’écriture P=a0+a1X+⋯+anXnP=a_0+a_1X+\cdots+a_nX^n, quel rôle joue la lettre X avant toute substitution ?

X désigne le coefficient du terme de plus haut degré
X est nécessairement une racine du polynôme
X est une indéterminée du polynôme
X représente la valeur numérique obtenue après substitution

X est une indéterminée du polynôme

Explication

Dans l’écriture formelle d’un polynôme, X est une indéterminée. Après substitution d’une valeur x, on obtient la valeur numérique P(x)P(x), ce qui est une notion différente.

56. Soient PP et QQ deux polynômes non nuls de degrés respectifs 3 et 5. Quel est le degré de leur produit ?

8
15
5
3

8

Explication

Pour deux polynômes non nuls, le degré du produit est la somme des degrés, donc deg⁡(PQ)=3+5=8\deg(PQ)=3+5=8. La multiplication des degrés ne correspond pas à la règle concernée.

57. Comment reconnaît-on qu’un élément α\alpha de K est une racine du polynôme P ?

On vérifie que P(α)=1P(\alpha)=1
On vérifie que P′(α)=0P'(\alpha)=0
On vérifie que P(α)=0P(\alpha)=0
On vérifie que P(0)=αP(0)=\alpha

On vérifie que $$P(\alpha)=0$$

Explication

Par définition, α\alpha est une racine de P si et seulement si la valeur du polynôme en α\alpha est nulle. L’annulation de la dérivée caractérise une autre propriété éventuelle.

58. Combien de racines au plus un polynôme de degré 7 peut-il admettre ?

49
14
6
7

7

Explication

Un polynôme de degré n possède au plus n racines. Pour un degré égal à 7, le nombre maximal de racines est donc 7.

59. Comment se simplifie la somme télescopique ∑k=mn(uk+1−uk)\sum_{k=m}^{n}(u_{k+1}-u_k) ?

Elle vaut um+un2(n−m+1)\frac{u_m+u_n}{2}(n-m+1) par moyenne des termes
Elle vaut un+1−umu_{n+1}-u_m après annulation des termes intermédiaires
Elle vaut un−um+1u_n-u_{m+1} après regroupement des termes extrêmes
Elle vaut um−un+11−q\frac{u_m-u_{n+1}}{1-q} comme une somme géométrique

Elle vaut $$u_{n+1}-u_m$$ après annulation des termes intermédiaires

Explication

Les termes intermédiaires s’annulent deux à deux, ce qui laisse un+1−umu_{n+1}-u_m. La formule faisant intervenir la moyenne des termes concerne une suite arithmétique, pas une somme télescopique.

60. Une suite arithmétique possède u3=5u_3=5 et u8=20u_8=20 ; combien vaut ∑k=38uk\sum_{k=3}^{8}u_k ?

125
75
60
90

75

Explication

Il y a six termes, et leur moyenne est 5+202=12,5\frac{5+20}{2}=12,5, donc la somme vaut 6×12,5=756\times12,5=75. La différence entre les termes extrêmes ne donne pas la somme recherchée.

61. Laquelle de ces identités est une identité trigonométrique fondamentale correcte ?

1+\cotan2x=1cos⁡2x1+\cotan^2x=\frac{1}{\cos^2x}
cos⁡2x−sin⁡2x=1\cos^2x-\sin^2x=1
1+tan⁡2x=1sin⁡2x1+\tan^2x=\frac{1}{\sin^2x}
1+tan⁡2x=1cos⁡2x1+\tan^2x=\frac{1}{\cos^2x}

$$1+\tan^2x=\frac{1}{\cos^2x}$$

Explication

L’identité 1+tan⁡2x=1cos⁡2x1+\tan^2x=\frac{1}{\cos^2x} fait partie des identités fondamentales. L’expression avec \cotan2x\cotan^2x doit avoir sin⁡2x\sin^2x au dénominateur, et non cos⁡2x\cos^2x.

62. Quelle propriété caractérise un système linéaire à qq équations et pp inconnues ?

Chaque inconnue doit apparaître dans toutes les équations avec un coefficient non nul
Chaque équation peut contenir des produits ou des carrés des inconnues
Chaque équation est une combinaison linéaire des inconnues, égale à un second membre
Chaque équation doit avoir le même second membre que les autres

Chaque équation est une combinaison linéaire des inconnues, égale à un second membre

Explication

Dans un système linéaire, les inconnues interviennent à la puissance première et sont combinées linéairement avec des coefficients et un second membre. La présence de carrés ou de produits d’inconnues relève d’un système polynomial plus général.

63. Un système linéaire est dit compatible dans quel cas ?

Lorsqu’il possède une solution unique entière
Lorsqu’il peut être écrit sous forme échelonnée
Lorsqu’il possède autant d’équations que d’inconnues
Lorsqu’il admet au moins une solution

Lorsqu’il admet au moins une solution

Explication

La compatibilité signifie qu’au moins un jeu de valeurs satisfait simultanément toutes les équations. Un système compatible peut avoir plusieurs solutions, et le nombre d’équations ne suffit pas à déterminer cette propriété.

64. Pour la récurrence un+2=3un+1−2unu_{n+2}=3u_{n+1}-2u_n, quelle est l’équation caractéristique correspondante ?

z2=3z−2z^2=3z-2
z2=3z+2z^2=3z+2
z2−3z−2=0z^2-3z-2=0
u2=3u−2u^2=3u-2

$$z^2=3z-2$$

Explication

On remplace les termes de la récurrence par les puissances correspondantes de la variable caractéristique, ce qui donne z2=3z−2z^2=3z-2. L’équation caractéristique porte sur zz, tandis que la relation initiale porte sur les termes unu_n.

65. Quelle forme prend la solution générale lorsque l’équation caractéristique possède une racine réelle double r≠0r\neq0 ?

un=λcos⁡(rn)+μsin⁡(rn)u_n=\lambda\cos(rn)+\mu\sin(rn)
un=(λ+μn)rnu_n=(\lambda+\mu n)r^n
un=(λ+μ)rnu_n=(\lambda+\mu)r^n
un=λrn+μsnu_n=\lambda r^n+\mu s^n avec r≠sr\neq s

$$u_n=(\lambda+\mu n)r^n$$

Explication

Une racine double exige l’introduction du facteur nn, d’où la forme un=(λ+μn)rnu_n=(\lambda+\mu n)r^n. La combinaison de deux puissances correspond plutôt à deux racines distinctes.

66. Quelle expression décrit les solutions réelles associées aux racines complexes conjuguées reiωre^{i\omega} et re−iωre^{-i\omega} ?

un=[λcos⁡(ωn)+μsin⁡(ωn)]rnu_n=[\lambda\cos(\omega n)+\mu\sin(\omega n)]r^n
un=λrn+μeiωnu_n=\lambda r^n+\mu e^{i\omega n}
un=(λ+μn)rnu_n=(\lambda+\mu n)r^n
un=[λcos⁡(rn)+μsin⁡(rn)]ωnu_n=[\lambda\cos(rn)+\mu\sin(rn)]\omega^n

$$u_n=[\lambda\cos(\omega n)+\mu\sin(\omega n)]r^n$$

Explication

Les racines complexes conjuguées produisent une combinaison réelle de sinus et de cosinus, multipliée par rnr^n. La forme avec le facteur nn est associée à une racine double, non à deux racines complexes conjuguées distinctes.

67. Quelle opération constitue une étape du pivot de Gauss pour obtenir un système échelonné ?

Remplacer chaque inconnue par son carré afin de réduire le degré des équations
Choisir un pivot non nul puis éliminer la variable correspondante dans les lignes suivantes
Additionner les seconds membres sans modifier les coefficients des inconnues
Résoudre séparément chaque équation avant d’utiliser les autres relations

Choisir un pivot non nul puis éliminer la variable correspondante dans les lignes suivantes

Explication

Le pivot de Gauss choisit un coefficient pivot non nul et utilise des opérations sur les lignes pour annuler la variable correspondante dans les lignes situées dessous. Les autres opérations proposées ne décrivent pas l’élimination successive qui construit un système échelonné.

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Mémorisez les réponses avec 81 flashcards sur Nombres complexes et logique.

Qu'est-ce qu'un nombre complexe ?

Un nombre complexe est de la forme z=x+iyz=x+iy avec i2=−1i^2=-1.

Comment s'exprime la partie réelle d'un nombre complexe zz ?

La partie réelle Re(z)\text{Re}(z) est le réel xx dans z=x+iyz=x+iy.

Comment s'exprime la partie imaginaire d'un nombre complexe zz ?

La partie imaginaire Im(z)\text{Im}(z) est le réel yy dans z=x+iyz=x+iy.

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