QCM : Puissances et notation scientifique (8 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Pour un nombre non nul aa, comment peut-on écrire a−3a^{-3} sous forme de fraction ?

13a\frac{1}{3a}
1a−3\frac{1}{a^{-3}}
a×a×aa\times a\times a
1a3\frac{1}{a^3}

$$\frac{1}{a^3}$$

Explication

Un exposant négatif indique l’inverse de la puissance correspondante : a−3=1a3a^{-3}=\frac{1}{a^3}. Le produit a×a×aa\times a\times a omet l’inverse, 13a\frac{1}{3a} confond puissance et multiplication par 3, et 1a−3\frac{1}{a^{-3}} inverse une seconde fois.

2. Pour a≠0a\ne 0, quelle valeur obtient-on en calculant a0+a−1a^0+a^{-1} ?

1+1a1+\frac{1}{a}
1a+1\frac{1}{a+1}
1a\frac{1}{a}
1+a1+a

$$1+\frac{1}{a}$$

Explication

Pour a≠0a\ne 0, a0=1a^0=1 et a−1=1aa^{-1}=\frac{1}{a}, donc la somme vaut 1+1a1+\frac{1}{a}. Prendre a0=0a^0=0 supprime le premier terme, remplacer l’inverse par aa change le second, et mettre toute la somme au dénominateur confond puissance et somme.

3. Un montant de 8,368{,}36 est multiplié par 10−310^{-3} : où se déplace la virgule et quel résultat obtient-on ?

Trois rangs vers la gauche, soit 0,008360{,}00836
Trois rangs vers la droite, soit 83608360
Deux rangs vers la gauche, soit 0,08360{,}0836
Trois rangs vers la droite, soit 0,008360{,}00836

Trois rangs vers la gauche, soit $$0{,}00836$$

Explication

Multiplier par 10−310^{-3} décale la virgule de trois rangs vers la gauche, ce qui donne 0,008360{,}00836. La droite inverse le sens, deux rangs oublie un rang, et la dernière proposition associe un déplacement vers la droite à un résultat de déplacement vers la gauche.

4. Un capteur mesure une longueur de 44 micromètres. Quelle longueur cela représente-t-il en mètres ?

0,000000004 m0{,}000000004\ \text{m}
0,04 m0{,}04\ \text{m}
0,000004 m0{,}000004\ \text{m}
0,004 m0{,}004\ \text{m}

$$0{,}000004\ \text{m}$$

Explication

Le préfixe micro correspond à 10−610^{-6} : 4 μm=4×10−6 m=0,000004 m4\ \mu\text{m}=4\times10^{-6}\ \text{m}=0{,}000004\ \text{m}. La valeur 0,0040{,}004 utilise milli, 0,0000000040{,}000000004 utilise nano, et 0,040{,}04 correspond à centi.

5. Quelle condition caractérise le coefficient aa dans l’écriture scientifique d’un nombre non nul ?

Il comporte deux chiffres non nuls avant la virgule.
Il comporte un seul chiffre non nul après la virgule.
Il ne comporte aucun chiffre non nul avant la virgule.
Il comporte un seul chiffre non nul avant la virgule.

Il comporte un seul chiffre non nul avant la virgule.

Explication

En notation scientifique, le coefficient est un nombre décimal qui comporte un seul chiffre non nul avant la virgule. Deux chiffres avant la virgule ne respectent pas cette forme, l’absence de chiffre non nul rendrait le coefficient nul, et la position après la virgule ne définit pas cette condition.

6. Un élève écrit un nombre non nul sous la forme a×10na \times 10^n, avec a=0,42a=0,42 et nn entier relatif. Cette écriture respecte-t-elle la forme scientifique ?

Non, car aucun chiffre non nul ne précède la virgule dans aa.
Non, car l’exposant doit être un entier positif.
Oui, car tout coefficient décimal convient.
Oui, car aa est décimal et nn est entier relatif.

Non, car aucun chiffre non nul ne précède la virgule dans $$a$$.

Explication

Le coefficient doit avoir un seul chiffre non nul avant la virgule; avec a=0,42a=0,42, le chiffre non nul se trouve après la virgule. La condition ne porte pas sur la positivité de l’exposant, et le fait que le coefficient soit décimal ne suffit pas.

7. Pour simplifier 7974\frac{7^9}{7^4}, quelle puissance obtient-on ?

757^5
7−57^{-5}
7367^{36}
7137^{13}

$$7^5$$

Explication

Lorsqu’on divise deux puissances de même base non nulle, on soustrait les exposants : 9−4=59-4=5, donc le résultat est 757^5. 7137^{13} provient de l’addition, 7367^{36} de la multiplication et 7−57^{-5} de la soustraction inversée.

8. Dans l’expression 18−3×23+418-3\times 2^3+4, quelle opération faut-il effectuer en premier ?

Calculer 18−318-3.
Calculer 23+42^3+4.
Calculer 232^3.
Calculer 3×23\times 2.

Calculer $$2^3$$.

Explication

Sans parenthèses, les puissances sont calculées avant les multiplications et divisions, puis viennent les additions et soustractions. Commencer par 18−318-3 anticipe une soustraction, tandis que multiplier avant de calculer la puissance néglige la priorité des puissances.

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Comment définit-on ana^n pour un nombre aa et un entier positif nn ?

Le produit de nn facteurs égaux à aa.

Comment définit-on a−na^{-n} lorsque a≠0a\ne 0 ?

L’inverse de ana^n.

Pour a≠0a\ne 0, quelles sont les valeurs de a0a^0, a1a^1 et a−1a^{-1} ?

a0=1a^0=1, a1=aa^1=a et a−1=1aa^{-1}=\frac{1}{a}.

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