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Mathématiques 2ⁿᵈᵉ

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Ensembles de nombres et intervalles

Les ensembles ℕ, ℤ, 𝔻, ℚ et ℝ, décimaux et irrationnels (1/3 et √2), encadrements décimaux, intervalles, intersection, réunion, complémentaire et produit cartésien, valeur absolue et distance.

À propos de cette page
Un QCM sur les ensembles de nombres et les intervalles, en trois niveaux de douze questions : ensembles et symboles, crochets, arrondis, intersections et réunions, produit cartésien, |x − a| ⩽ r, démonstrations et contre-exemples. Chaque réponse est expliquée.

Les 36 questions du QCM en version texte

Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.

Niveau facile ★ — 12 questions
  1. Le plus petit ensemble qui contient −11 est :

    • A. ℕ
    • B. 𝔻
    • C. ℤ
    • D. ℚ
    Réponse

    C. ℤ — −11 est un entier négatif : il est dans ℤ, pas dans ℕ. Il est aussi dans 𝔻 et ℚ, mais ℤ est le plus petit.

  2. Le nombre 21/8 est :

    • A. un décimal non entier
    • B. un entier relatif
    • C. un rationnel non décimal
    • D. un nombre irrationnel
    Réponse

    A. un décimal non entier — 21/8 est irréductible et 8 = 2³ : il est décimal, égal à 2,625, et ce n’est pas un entier.

  3. Quel symbole complète « 0,7 … 𝔻 » ?

    • A. ⊂
    • B. ∉
    • C. ∪
    • D. ∈
    Réponse

    D. ∈ — 0,7 est un élément, et c’est un décimal : 0,7 ∈ 𝔻. Le symbole ⊂ relie deux ensembles.

  4. L’écriture ℤ ⊂ ℚ signifie que :

    • A. tout rationnel est un entier relatif
    • B. tout entier relatif est rationnel
    • C. ℤ est un élément de l’ensemble ℚ
    • D. ℤ et ℚ ont exactement les mêmes éléments
    Réponse

    B. tout entier relatif est rationnel — L’inclusion dit que chaque élément de ℤ est dans ℚ ; elle est stricte, car 1/2 est rationnel sans être entier.

  5. L’ensemble des réels x tels que −1 < x ≤ 6 est :

    • A. [−1 ; 6[
    • B. ]−1 ; 6]
    • C. [−1 ; 6]
    • D. ]−1 ; 6[
    Réponse

    B. ]−1 ; 6] — Inégalité stricte en −1 : crochet ouvert ; inégalité large en 6 : crochet fermé.

  6. La condition « x ≥ 2,5 » s’écrit :

    • A. [2,5 ; +∞]
    • B. ]2,5 ; +∞[
    • C. ]−∞ ; 2,5]
    • D. [2,5 ; +∞[
    Réponse

    D. [2,5 ; +∞[ — Inégalité large : crochet fermé en 2,5 ; devant +∞, le crochet est toujours ouvert.

  7. |−13| est égal à :

    • A. 13
    • B. −13
    • C. 0
    • D. 169
    Réponse

    A. 13 — −13 est négatif, donc |−13| = −(−13) = 13. Une valeur absolue n’est jamais négative et ce n’est pas un carré.

  8. Parmi ces nombres, lequel est irrationnel ?

    • A. √100
    • B. 13/7
    • C. √13
    • D. 0,875
    Réponse

    C. √13 — √100 = 10 est entier, 13/7 est un quotient d’entiers, 0,875 est décimal. 13 n’est pas un carré parfait : √13 est irrationnel.

  9. La distance entre les points d’abscisses 3 et −8 vaut :

    • A. 5
    • B. −11
    • C. 24
    • D. 11
    Réponse

    D. 11 — La distance est |3 − (−8)| = |11| = 11. Une distance n’est jamais négative.

  10. L’amplitude de l’encadrement 4,62 < x < 4,7 est :

    • A. 0,8
    • B. 0,08
    • C. 0,1
    • D. 0,02
    Réponse

    B. 0,08 — L’amplitude est la différence des bornes : 4,7 − 4,62 = 0,08.

  11. L’arrondi au centième de 5,8371 est :

    • A. 5,83
    • B. 5,8
    • C. 5,84
    • D. 5,837
    Réponse

    C. 5,84 — On garde 5,83 ; la décimale suivante est 7, on augmente : 5,84. 5,83 est la troncature, pas l’arrondi.

  12. Avec A = {1 ; 2 ; 3} et B = {x ; y}, le cardinal de A × B vaut :

    • A. 6
    • B. 5
    • C. 9
    • D. 8
    Réponse

    A. 6 — A × B contient les couples (a ; b) avec a ∈ A et b ∈ B : Card(A × B) = 3 × 2 = 6. On multiplie, on n’additionne pas.

Niveau moyen ★★ — 12 questions
  1. Avec A = [−5 ; 2] et B = [−1 ; 6], l’intersection A ∩ B vaut :

    • A. [−5 ; 6]
    • B. [−1 ; 2]
    • C. ]−1 ; 2[
    • D. l’ensemble vide ∅
    Réponse

    B. [−1 ; 2] — La zone commune va de −1 à 2, deux bornes incluses dans A et dans B. [−5 ; 6] est la réunion.

  2. L’ensemble des solutions de |x − 3| ≤ 4 est :

    • A. [−4 ; 4]
    • B. [3 ; 7]
    • C. [−7 ; 1]
    • D. [−1 ; 7]
    Réponse

    D. [−1 ; 7] — Intervalle de centre 3 et de rayon 4 : de 3 − 4 = −1 à 3 + 4 = 7, bornes incluses.

  3. Le nombre 7/12 est :

    • A. un rationnel non décimal
    • B. un entier relatif
    • C. un nombre décimal
    • D. un nombre irrationnel
    Réponse

    A. un rationnel non décimal — 7/12 est irréductible et 12 = 2² × 3 contient le facteur 3 : il n’est pas décimal (0,58333…), mais c’est un quotient d’entiers.

  4. Le complémentaire de ]−∞ ; −2[ dans ℝ est :

    • A. ]−2 ; +∞[
    • B. ]−∞ ; −2]
    • C. [−2 ; +∞[
    • D. ℝ tout entier
    Réponse

    C. [−2 ; +∞[ — −2 est exclu de l’intervalle de départ, donc il appartient au complémentaire : crochet fermé.

  5. Approfondissement : Le nombre 0,181818… est égal à :

    • A. 18/100
    • B. 18/90
    • C. 18/99
    • D. 1/8
    Réponse

    C. 18/99 — Avec x = 0,1818…, 100x − x = 18, donc 99x = 18 et x = 18/99 = 2/11. 18/100 vaut 0,18 exactement.

  6. La réunion [−4 ; 1[ ∪ [1 ; 3] est égale à :

    • A. [−4 ; 3]
    • B. [−4 ; 3[
    • C. ]−4 ; 3]
    • D. aucun intervalle
    Réponse

    A. [−4 ; 3] — 1, exclu du premier morceau, est inclus dans le second : les morceaux se touchent sans trou. −4 et 3 restent inclus.

  7. La fraction 39/65 est :

    • A. non décimale, car 65 = 5 × 13
    • B. décimale, égale à 0,65
    • C. un nombre irrationnel
    • D. décimale, égale à 0,6
    Réponse

    D. décimale, égale à 0,6 — On simplifie par 13 : 39/65 = 3/5, et 5 seul au dénominateur : décimal, égal à 0,6. On regarde le dénominateur après simplification.

  8. On sait que 2,23 < √5 < 2,24. Alors 3√5 est compris entre :

    • A. 6,69 et 6,70
    • B. 6,69 et 6,72
    • C. 5,23 et 5,24
    • D. 6,23 et 6,24
    Réponse

    B. 6,69 et 6,72 — On multiplie les trois membres par 3, positif : 3 × 2,23 = 6,69 et 3 × 2,24 = 6,72. L’amplitude est multipliée par 3.

  9. |x + 5| représente :

    • A. la distance de x à −5
    • B. la distance de x à 5
    • C. la somme de x et de 5
    • D. la distance de 5 à 0
    Réponse

    A. la distance de x à −5 — On écrit |x + 5| = |x − (−5)| : c’est la distance de x à −5.

  10. L’intervalle [−6 ; 10] s’écrit :

    • A. |x − 8| ≤ 2
    • B. |x + 2| ≤ 8
    • C. |x − 2| ≤ 8
    • D. |x − 4| ≤ 16
    Réponse

    C. |x − 2| ≤ 8 — Centre (−6 + 10) ÷ 2 = 2 et rayon (10 − (−6)) ÷ 2 = 8.

  11. Si x ∈ ]1 ; 4], alors −2x appartient à :

    • A. ]−2 ; −8]
    • B. [−8 ; −2[
    • C. ]−8 ; −2]
    • D. [−2 ; −8[
    Réponse

    B. [−8 ; −2[ — On multiplie 1 < x ≤ 4 par −2, négatif : le sens change, −8 ≤ −2x < −2. La plus petite borne s’écrit à gauche.

  12. Avec A = {2 ; 4} et B = {1 ; 3 ; 5}, le couple (2 ; 5) appartient à :

    • A. B × A
    • B. A ∩ B
    • C. A ∪ B
    • D. A × B
    Réponse

    D. A × B — Son premier élément 2 est dans A et son second 5 est dans B : (2 ; 5) ∈ A × B. Dans B × A, le premier élément doit être dans B. Un couple n’est pas un nombre : il n’est ni dans A ∩ B ni dans A ∪ B.

Niveau difficile ★★★ — 12 questions
  1. Si r est un rationnel non nul et s un irrationnel, le produit r × s est :

    • A. toujours rationnel
    • B. rationnel seulement si s > 0
    • C. impossible à déterminer ici
    • D. toujours irrationnel
    Réponse

    D. toujours irrationnel — Si r × s était rationnel, s = (r × s) ÷ r le serait aussi, car r ≠ 0 : contradiction. Avec r = 0, le produit vaudrait 0.

  2. L’affirmation « la somme de deux irrationnels est irrationnelle » est :

    • A. vraie, c’est une propriété du cours
    • B. fausse : (1 + √5) + (1 − √5) = 2
    • C. vraie, sauf si les deux sont négatifs
    • D. fausse, car cette somme est toujours entière
    Réponse

    B. fausse : (1 + √5) + (1 − √5) = 2 — Un seul contre-exemple suffit : 1 + √5 et 1 − √5 sont irrationnels et leur somme vaut 2. La somme n’est pas pour autant toujours entière : √2 + √2 = 2√2.

  3. L’ensemble des solutions de |x − 2| ≥ 5 est :

    • A. [−3 ; 7]
    • B. ]−3 ; 7[
    • C. ]−∞ ; −3] ∪ [7 ; +∞[
    • D. ]−∞ ; 3] ∪ [7 ; +∞[
    Réponse

    C. ]−∞ ; −3] ∪ [7 ; +∞[ — Les réels à une distance au moins 5 de 2 : à gauche de 2 − 5 = −3 ou à droite de 2 + 5 = 7, bornes incluses.

  4. Avec A = ]−∞ ; 5[ et B = [5 ; +∞[, on a :

    • A. A ∩ B = ∅ et A ∪ B = ℝ
    • B. A ∩ B = {5} et A ∪ B = ℝ
    • C. A ∩ B = ∅ et A ∪ B = ℝ*
    • D. A ∩ B = 0 et A ∪ B = ℝ
    Réponse

    A. A ∩ B = ∅ et A ∪ B = ℝ — 5 est exclu de A et inclus dans B : aucun réel n’est dans les deux, l’intersection est vide (et on écrit ∅, pas 0). La réunion couvre tous les réels.

  5. Le nombre 9/(2⁴ × 5³) est :

    • A. décimal, égal à 0,0045
    • B. un rationnel non décimal
    • C. un nombre irrationnel
    • D. décimal, égal à 0,045
    Réponse

    A. décimal, égal à 0,0045 — La fraction est irréductible et son dénominateur 2⁴ × 5³ = 2 000 ne contient que des 2 et des 5 : 9/2 000 = 0,0045.

  6. Dans la démonstration de l’irrationalité de √2, on obtient a² = 2b². On en déduit que a est pair car :

    • A. le carré d’un nombre pair est pair
    • B. a² est divisible par 4
    • C. le carré d’un nombre impair est impair
    • D. b est pair
    Réponse

    C. le carré d’un nombre impair est impair — a² est pair ; si a était impair, a² serait impair. La parité de b se déduit seulement après, de b² = 2k².

  7. Pour démontrer que 1/3 n’est pas décimal, on aboutit à 10ⁿ = 3a, impossible car :

    • A. 10ⁿ est un nombre pair
    • B. la somme des chiffres de 10ⁿ vaut 1
    • C. a ne peut pas être entier
    • D. 10ⁿ est un multiple de 5
    Réponse

    B. la somme des chiffres de 10ⁿ vaut 1 — Un multiple de 3 a une somme de chiffres multiple de 3 ; celle de 10ⁿ vaut 1. Être pair ou multiple de 5 n’empêche pas d’être multiple de 3 (30, 15).

  8. Un balayage de pas 0,001 renvoie un encadrement de √2 :

    • A. d’amplitude 0,01
    • B. exact : il trouve √2
    • C. d’amplitude 0,0001
    • D. d’amplitude 0,001
    Réponse

    D. d’amplitude 0,001 — Les deux valeurs renvoyées diffèrent d’un pas. Le programme ne peut pas trouver √2 exactement : ce nombre n’est pas décimal.

  9. Les réels x tels que |x − 1| < 3 et x ≥ 0 forment :

    • A. ]−2 ; 4[
    • B. ]0 ; 4[
    • C. [0 ; 4[
    • D. [0 ; 4]
    Réponse

    C. [0 ; 4[ — |x − 1| < 3 donne ]−2 ; 4[ ; avec x ≥ 0, on prend l’intersection avec [0 ; +∞[ : [0 ; 4[.

  10. Le complémentaire de [−1 ; 3[ ∪ [5 ; +∞[ dans ℝ est :

    • A. ]−∞ ; −1[ ∪ [3 ; 5[
    • B. ]−∞ ; −1] ∪ ]3 ; 5]
    • C. ]−∞ ; −1[ ∪ ]3 ; 5[
    • D. [3 ; 5[
    Réponse

    A. ]−∞ ; −1[ ∪ [3 ; 5[ — Il manque les réels avant −1 (−1 exclu, car inclus au départ) et ceux de 3 (inclus, car exclu au départ) à 5 (exclu).

  11. Le point équidistant des points d’abscisses −7 et 3 a pour abscisse :

    • A. −5
    • B. 2
    • C. 5
    • D. −2
    Réponse

    D. −2 — C’est le milieu : (−7 + 3) ÷ 2 = −2. Vérification : |−2 − (−7)| = 5 et |−2 − 3| = 5.

  12. Un élève écrit √2 = 1,414. Son erreur :

    • A. il fallait écrire √2 = 1,4142
    • B. 1,414 n’est qu’une valeur approchée
    • C. il fallait écrire √2 = 1,41
    • D. il n’y a pas d’erreur
    Réponse

    B. 1,414 n’est qu’une valeur approchée — √2 est irrationnel : aucun décimal ne lui est égal. On écrit √2 ≈ 1,414.

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