QCM : Intervalles

[enonce]
Ce QCM porte sur les intervalles. Pour chaque question, choisissez la bonne réponse parmi les quatre propositions.
[/enonce]

[etape]
L'inégalité $x \geqslant -2$ correspond à l'intervalle :
[qcm]
[option]$]-\infty ; -2]$[/option]
[option]$]-2 ; +\infty[$[/option]
[option correct="true"]$[-2 ; +\infty[$[/option]
[option]$[-2 ; +\infty]$[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
$x \geqslant -2$ signifie que $x$ est supérieur ou égal à $-2$. Le crochet est fermé en $-2$ (inégalité large) et ouvert en $+\infty$ (l'infini n'est jamais atteint).[/reponse]
[reponse motif="$]-\infty ; -2]$"]Non.
Cet intervalle correspond à $x \leqslant -2$. Attention au sens de l'inégalité : $x \geqslant -2$ signifie que $x$ est à droite de $-2$ sur la droite graduée.[/reponse]
[reponse motif="$]-2 ; +\infty[$"]Non.
Le crochet ouvert en $-2$ exclut cette valeur, ce qui correspond à $x > -2$ (strictement). L'inégalité donnée est-elle stricte ou large ?[/reponse]
[reponse motif="$[-2 ; +\infty]$"]Non.
Le crochet est toujours ouvert du côté de l'infini : on ne peut pas « atteindre » $+\infty$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Se rappeler : inégalité large ($\geqslant$) = crochet fermé, et l'infini a toujours un crochet ouvert.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
$x \geqslant -2$ se traduit par $[-2 ; +\infty[$ : crochet fermé en $-2$ (inégalité large) et ouvert en $+\infty$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Quel nombre appartient à l'intervalle $]1 ; 4[$ ?
[qcm]
[option]$1$[/option]
[option correct="true"]$2{,}5$[/option]
[option]$4$[/option]
[option]$0$[/option]
[reponse statut="correct"]Bonne réponse !
$1 < 2{,}5 < 4$, donc $2{,}5 \in {]1 ; 4[}$. Les deux crochets étant ouverts, les bornes $1$ et $4$ sont exclues.[/reponse]
[reponse motif="$1$"]Non.
Le crochet ouvert en $1$ signifie que $1$ est exclu de l'intervalle. $]1 ; 4[$ contient les nombres strictement compris entre $1$ et $4$.[/reponse]
[reponse motif="$4$"]Non.
Le crochet ouvert en $4$ signifie que $4$ est exclu de l'intervalle. Chercher un nombre strictement compris entre les deux bornes.[/reponse]
[reponse motif="$0$"]Non.
$0 < 1$, donc $0$ est en dehors de l'intervalle. $]1 ; 4[$ ne contient que les nombres strictement supérieurs à $1$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Les crochets ouverts excluent les bornes. Chercher un nombre strictement compris entre $1$ et $4$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
$2{,}5$ appartient à $]1 ; 4[$ car $1 < 2{,}5 < 4$. Les bornes $1$ et $4$ sont exclues (crochets ouverts).
[/solution]
[/etape]

[etape]
L'intervalle $[-3 ; 5[$ correspond à l'inégalité :
[qcm]
[option]$-3 < x < 5$[/option]
[option]$-3 \leqslant x \leqslant 5$[/option]
[option correct="true"]$-3 \leqslant x < 5$[/option]
[option]$-3 < x \leqslant 5$[/option]
[reponse statut="correct"]Exactement !
Le crochet fermé en $-3$ donne $\leqslant$ et le crochet ouvert en $5$ donne $<$. D'où $-3 \leqslant x < 5$.[/reponse]
[reponse motif="$-3 < x < 5$"]Non.
Le crochet en $-3$ est fermé (tourné vers l'intérieur). Un crochet fermé correspond-il à une inégalité stricte ou large ?[/reponse]
[reponse motif="$-3 \leqslant x \leqslant 5$"]Non.
Le crochet en $5$ est ouvert (tourné vers l'extérieur). Un crochet ouvert correspond-il à une inégalité stricte ou large ?[/reponse]
[reponse motif="$-3 < x \leqslant 5$"]Non.
Les crochets sont inversés par rapport à cette proposition. Vérifier le sens du crochet à chaque borne de $[-3 ; 5[$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Crochet fermé = inégalité large ($\leqslant$), crochet ouvert = inégalité stricte ($<$). Appliquer cette règle à chaque borne.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
$[-3 ; 5[$ signifie : crochet fermé en $-3$ ($\leqslant$) et crochet ouvert en $5$ ($<$). L'inégalité est $-3 \leqslant x < 5$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Lequel de ces nombres n'appartient pas à $]-\infty ; 3[$ ?
[qcm]
[option]$0$[/option]
[option]$-100$[/option]
[option correct="true"]$3$[/option]
[option]$2{,}99$[/option]
[reponse statut="correct"]Bravo !
Le crochet ouvert en $3$ signifie que $3$ est exclu. $]-\infty ; 3[$ contient tous les réels strictement inférieurs à $3$.[/reponse]
[reponse motif="$0$"]Non.
$0 < 3$, donc $0$ appartient bien à $]-\infty ; 3[$. Chercher le nombre qui n'est pas strictement inférieur à $3$.[/reponse]
[reponse motif="$-100$"]Non.
$-100 < 3$, donc $-100 \in {]-\infty ; 3[}$. L'intervalle contient tous les réels strictement inférieurs à $3$, même les très grands nombres négatifs.[/reponse]
[reponse motif="$2{,}99$"]Non.
$2{,}99 < 3$, donc $2{,}99 \in {]-\infty ; 3[}$. Regarder attentivement le crochet en $3$ : est-il ouvert ou fermé ?[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Le crochet ouvert en $3$ exclut une valeur précise de l'intervalle. Laquelle ?[/reponse]
[/qcm]
[solution]
$3 \notin {]-\infty ; 3[}$ car le crochet ouvert en $3$ exclut cette valeur. L'intervalle contient tous les réels strictement inférieurs à $3$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
L'ensemble des réels $x$ tels que $1 < x \leqslant 7$ s'écrit :
[qcm]
[option]$[1 ; 7]$[/option]
[option]$]1 ; 7[$[/option]
[option]$[1 ; 7[$[/option]
[option correct="true"]$]1 ; 7]$[/option]
[reponse statut="correct"]C'est bien ça !
$1 < x$ donne un crochet ouvert en $1$ et $x \leqslant 7$ donne un crochet fermé en $7$. D'où $]1 ; 7]$.[/reponse]
[reponse motif="$[1 ; 7]$"]Non.
L'inégalité $1 < x$ est stricte. Le crochet en $1$ doit-il être ouvert ou fermé ?[/reponse]
[reponse motif="$]1 ; 7[$"]Non.
L'inégalité $x \leqslant 7$ est large. Le crochet en $7$ doit-il être ouvert ou fermé ?[/reponse]
[reponse motif="$[1 ; 7[$"]Non.
Les deux crochets sont inversés par rapport à l'inégalité donnée. Vérifier : $1 < x$ est stricte ou large ? Et $x \leqslant 7$ ?[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Inégalité stricte ($<$) = crochet ouvert, inégalité large ($\leqslant$) = crochet fermé. Appliquer à chaque borne.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
$1 < x$ (stricte) donne un crochet ouvert en $1$, et $x \leqslant 7$ (large) donne un crochet fermé en $7$. L'intervalle est $]1 ; 7]$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Le symbole $\in$ signifie :
[qcm]
[option]est inclus dans[/option]
[option]est égal à[/option]
[option correct="true"]appartient à[/option]
[option]est inférieur à[/option]
[reponse statut="correct"]Tu as raison !
Le symbole $\in$ se lit « appartient à » et relie un nombre à un ensemble. Par exemple $3 \in \mathbb{N}$.[/reponse]
[reponse motif="est inclus dans"]Non.
« est inclus dans » correspond au symbole $\subset$, qui relie un ensemble à un autre ensemble ($\mathbb{N} \subset \mathbb{Z}$). Le symbole $\in$ relie un nombre à un ensemble.[/reponse]
[reponse motif="est égal à"]Non.
« est égal à » correspond au symbole $=$. Le symbole $\in$ a un tout autre sens.[/reponse]
[reponse motif="est inférieur à"]Non.
« est inférieur à » correspond aux symboles $<$ ou $\leqslant$. Le symbole $\in$ n'indique pas un ordre.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Le symbole $\in$ est utilisé pour indiquer qu'un nombre fait partie d'un ensemble, comme dans $3 \in \mathbb{N}$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
$\in$ signifie « appartient à » et relie un nombre à un ensemble ($3 \in \mathbb{N}$). Ne pas confondre avec $\subset$ (« est inclus dans ») qui relie deux ensembles.
[/solution]
[/etape]

Vrai/Faux : Intervalles

[enonce]
Pour chaque affirmation suivante sur les intervalles, indiquez si elle est Vraie ou Fausse.
[/enonce]

[etape]
Affirmation : $-2 \in \left[-2~;~5\right]$
[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
Le crochet fermé $[$ en $-2$ signifie que la borne $-2$ est incluse dans l'intervalle. Donc $-2 \in \left[-2~;~5\right]$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
Rappel : un crochet fermé (tourné vers l'intérieur) signifie que la borne est incluse. Ici, $\left[-2~;~5\right]$ contient tous les réels $x$ tels que $-2 \leqslant x \leqslant 5$, donc $-2$ en fait partie.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est vraie. Le crochet fermé en $-2$ indique que cette borne est incluse : $-2 \leqslant -2 \leqslant 5$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : $3 \in \left[1~;~3\right[$
[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Bonne réponse !
Le crochet ouvert $[$ en $3$ signifie que cette borne est exclue. L'intervalle $\left[1~;~3\right[$ contient les réels $x$ tels que $1 \leqslant x < 3$, donc $3$ n'en fait pas partie.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
Attention au sens du crochet en borne supérieure. Le crochet ouvert $[$ (tourné vers l'extérieur) en $3$ signifie que $3$ est exclu.
$\left[1~;~3\right[$ contient les réels $x$ vérifiant $1 \leqslant x < 3$ : la borne $3$ n'est pas atteinte.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est fausse. Le crochet ouvert en $3$ exclut cette borne. $\left[1~;~3\right[$ correspond à $1 \leqslant x < 3$, donc $3 \notin \left[1~;~3\right[$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : $0 \in \left]-\infty~;~0\right]$
[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Exactement !
$\left]-\infty~;~0\right]$ est l'ensemble des réels $x$ tels que $x \leqslant 0$. Comme $0 \leqslant 0$, on a bien $0 \in \left]-\infty~;~0\right]$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
Le crochet fermé en $0$ signifie que cette borne est incluse. $\left]-\infty~;~0\right]$ contient tous les réels $x$ vérifiant $x \leqslant 0$, et $0 \leqslant 0$ est vérifié.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est vraie. $\left]-\infty~;~0\right]$ contient tous les réels inférieurs ou égaux à $0$. Comme $0 \leqslant 0$, la borne $0$ est bien incluse.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : $\left[-2~;~5\right] \cap \left[3~;~8\right] = \left[3~;~5\right]$
[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]C'est bien ça !
L'intersection correspond aux nombres qui appartiennent aux deux intervalles à la fois. Un nombre $x$ doit vérifier $-2 \leqslant x \leqslant 5$ et $3 \leqslant x \leqslant 8$, soit $3 \leqslant x \leqslant 5$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
L'intersection ($\cap$) regroupe les nombres communs aux deux intervalles. En représentant les deux intervalles sur une droite graduée, la zone de chevauchement va de $3$ à $5$ (bornes incluses).[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est vraie. L'intersection contient les réels appartenant aux deux intervalles : $x \geqslant 3$ (borne inférieure du second) et $x \leqslant 5$ (borne supérieure du premier), soit $\left[3~;~5\right]$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : $\left[1~;~4\right] \cup \left[2~;~6\right] = \left[2~;~4\right]$
[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Bravo !
$\left[2~;~4\right]$ est l'intersection, pas l'union. L'union regroupe tous les nombres appartenant à au moins un des deux intervalles : $\left[1~;~4\right] \cup \left[2~;~6\right] = \left[1~;~6\right]$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
Le piège ici est de confondre union ($\cup$) et intersection ($\cap$). L'union regroupe les nombres de l'un ou l'autre intervalle, tandis que l'intersection ne garde que les nombres communs.
$\left[1~;~4\right] \cup \left[2~;~6\right] = \left[1~;~6\right]$ et $\left[1~;~4\right] \cap \left[2~;~6\right] = \left[2~;~4\right]$.[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est fausse. $\left[2~;~4\right]$ est l'intersection des deux intervalles. L'union est $\left[1~;~4\right] \cup \left[2~;~6\right] = \left[1~;~6\right]$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : $\left[-1~;~3\right] \cap \left[5~;~7\right] = \varnothing$
[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Tu as raison !
Les deux intervalles ne se chevauchent pas : le premier s'arrête en $3$ et le second commence en $5$. Il n'existe aucun nombre appartenant aux deux à la fois, donc l'intersection est vide.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
En traçant les deux intervalles sur une droite graduée, on constate qu'il n'y a aucune zone de chevauchement : $\left[-1~;~3\right]$ s'arrête en $3$ et $\left[5~;~7\right]$ commence en $5$. L'intersection est bien vide ($\varnothing$).[/reponse]
[/qcm]
[solution]
Cette affirmation est vraie. Les deux intervalles sont disjoints (aucun chevauchement entre $\left[-1~;~3\right]$ et $\left[5~;~7\right]$), donc leur intersection est $\varnothing$.
[/solution]
[/etape]

Intervalles et inégalités

  1. Traduire chacune des inégalités suivantes à l'aide d'un intervalle :

    1. $ x \geqslant -3 $
    2. $ -1 < x \leqslant 4 $
    3. $ x < 7 $
    4. $ 2 \leqslant x \leqslant 5 $
  2. Représenter chacun de ces intervalles sur une droite graduée.
  3. On pose $ I = \left[ -1~;~4 \right] $ et $ J = \left[ 2~;~7 \right[ $.

    1. Déterminer $ I \cap J $.
    2. Déterminer $ I \cup J $.
  4. On pose $ A = \left] -\infty~;~3 \right] $ et $ B = \left] 1~;~+\infty \right[ $.

    1. Déterminer $ A \cap B $.
    2. Déterminer $ A \cup B $.

Corrigé

    1. $ x \geqslant -3 $ se traduit par l'intervalle $\mathbf{\left[ -3~;~+\infty \right[}$.
    2. $ -1 < x \leqslant 4 $ se traduit par l'intervalle $\mathbf{\left] -1~;~4 \right]}$.
    3. $ x < 7 $ se traduit par l'intervalle $\mathbf{\left] -\infty~;~7 \right[}$.
    4. $ 2 \leqslant x \leqslant 5 $ se traduit par l'intervalle $\mathbf{\left[ 2~;~5 \right]}$.
  1. Les représentations sur la droite graduée :

    • Pour $ \left[ -3~;~+\infty \right[ $ : crochet fermé en $ -3 $, crochet ouvert en $ +\infty $.
    • Pour $ \left] -1~;~4 \right] $ : crochet ouvert en $ -1 $, crochet fermé en $ 4 $.
    • Pour $ \left] -\infty~;~7 \right[ $ : crochet ouvert en $ -\infty $, crochet ouvert en $ 7 $.
    • Pour $ \left[ 2~;~5 \right] $ : crochets fermés en $ 2 $ et en $ 5 $.
    1. L'intersection $ I \cap J $ est l'ensemble des nombres qui appartiennent à la fois à $ \left[ -1~;~4 \right] $ et à $ \left[ 2~;~7 \right[ $. Les nombres doivent vérifier $ x \geqslant 2 $ et $ x \leqslant 4 $, donc :
      $\mathbf{I \cap J = \left[ 2~;~4 \right]}$
    2. La réunion $ I \cup J $ est l'ensemble des nombres qui appartiennent à au moins l'un des deux intervalles. Elle regroupe tous les nombres de $ -1 $ à $ 7 $, donc :
      $\mathbf{I \cup J = \left[ -1~;~7 \right[}$
    1. L'intersection $ A \cap B $ est l'ensemble des nombres qui vérifient $ x \leqslant 3 $ et $ x > 1 $ simultanément, donc :
      $\mathbf{A \cap B = \left] 1~;~3 \right]}$
    2. La réunion $ A \cup B $ regroupe les nombres qui vérifient $ x \leqslant 3 $ ou $ x > 1 $. Comme tout nombre réel vérifie l'une de ces deux conditions :
      $\mathbf{A \cup B = \mathbb{R}}$

→ Pour réviser : Union et intersection d'intervalles