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Préparer l'épreuve de spécialité mathématiques du bac · Épreuve écrite de spécialité mathématiques du baccalauréat

Réussir un QCM au baccalauréat

Dans l'épreuve de spécialité mathématiques du bac, il arrive qu'un exercice prenne la forme d'un QCM : plusieurs questions, quatre réponses possibles, une seule exacte, et aucune justification demandée. Comment ne pas se faire piéger par une réponse « presque juste » ? C'est la question de cette page.

Les règles du jeu

Un QCM du bac suit souvent le même schéma : en général, chaque question porte sur un chapitre différent du programme (suites, fonctions, géométrie dans l'espace, probabilités, calcul intégral…). Il vaut mieux ne jamais laisser une question sans réponse : lis bien la consigne sur la façon dont les points sont attribués.

Même si on ne te demande rien d'écrit, on ne répond pas au hasard : on calcule au brouillon, puis on élimine les réponses fausses.

Un contre-exemple suffit

Dans un QCM, une affirmation du type « on peut affirmer que… » est vraie seulement si elle l'est dans tous les cas. Pour l'éliminer, un seul contre-exemple suffit.

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Cet exercice est un questionnaire à choix multiples. Pour chaque question, une seule des quatre réponses proposées est exacte. Indiquer sur la copie le numéro de la…

Cet exercice est un questionnaire à choix multiples. Pour chaque question, une seule des quatre réponses proposées est exacte. Indiquer sur la copie le numéro de la question et la lettre de la réponse choisie. Aucune justification n'est demandée.

Question 1. La limite en $0$ par valeurs supérieures de la fonction $x\mapsto\dfrac{\ln x}{x}$ est :

  • A. $0$

  • B. $1$

  • C. $-\infty$

  • D. $+\infty$

Question 2. Soit $(u_n)$ une suite croissante et majorée par $5$. Alors :

  • A. $(u_n)$ converge vers $5$

  • B. $(u_n)$ converge vers une limite inférieure ou égale à $5$

  • C. $(u_n)$ diverge

  • D. $(u_n)$ tend vers $+\infty$

Question 3. La courbe de la fonction $f$ définie sur $\mathbb R$ par $f(x)=(x-1)\mathrm e^x$ admet un point d'inflexion d'abscisse :

  • A. $0$

  • B. $-1$

  • C. $1$

  • D. aucune de ces valeurs : il n'y a pas de point d'inflexion

Question 4. Dans un repère orthonormé de l'espace, la droite $d$ de représentation paramétrique $\begin{cases}x=1+t\\y=2t\\z=-1+t\end{cases}$, $t\in\mathbb R$, et le plan $\mathcal P$ d'équation $x+y-z=4$ ont pour intersection :

  • A. le point $(2\,;2\,;0)$

  • B. le point $(1\,;0\,;-1)$

  • C. le point $(3\,;4\,;1)$

  • D. l'ensemble vide

Question 5. Soient $A$ et $B$ deux événements tels que $P(A)=0{,}4$, $P(B)=0{,}5$ et $P(A\cap B)=0{,}2$. Alors :

  • A. $A$ et $B$ sont incompatibles

  • B. $P(A\cup B)=0{,}9$

  • C. $A$ et $B$ sont indépendants

  • D. $P_B(A)=0{,}8$

Résoudre
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Cet exercice est un questionnaire à choix multiples. Pour chaque question, une seule des quatre réponses proposées est exacte. Indiquer sur la copie le numéro de la question et la lettre de la réponse choisie. Aucune justification n'est demandée.

Question 1. La suite $(u_n)$ est définie par $u_0=0$ et $u_{n+1}=0{,}5u_n+1$ pour tout entier naturel $n$. Elle converge vers :

  • A. $1$

  • B. $2$

  • C. $0$

  • D. $+\infty$

Question 2. Soit $X$ une variable aléatoire suivant la loi binomiale $\mathcal B(10\,;0{,}3)$. La variance de $X$ est :

  • A. $3$

  • B. $2{,}1$

  • C. $0{,}21$

  • D. $0{,}9$

Question 3. L'ensemble des solutions réelles de l'équation $\mathrm e^{2x}-3\mathrm e^x+2=0$ est :

  • A. $\{1\,;2\}$

  • B. $\{0\,;\ln2\}$

  • C. $\{0\,;2\}$

  • D. $\{\ln2\}$

Question 4. La valeur de $\displaystyle\int_0^{\pi/2}(\sin x+\cos x)\,\mathrm dx$ est :

  • A. $0$

  • B. $1$

  • C. $2$

  • D. $\pi$

Question 5. On considère le cube $ABCDEFGH$ d'arête $1$. Le produit scalaire $\overrightarrow{AB}\cdot\overrightarrow{AG}$ est égal à :

  • A. $0$

  • B. $1$

  • C. $\sqrt3$

  • D. $3$

Résoudre

Les réflexes de calcul

Voici les résultats à connaître par cœur, car un QCM n'est pas l'endroit pour les redémontrer.

Suites et limites

  • $\lim\limits_{n\to+\infty} q^n=0$ si $-11$, et $(q^n)$ n'a pas de limite si $q\le-1$.

  • Théorème de convergence monotone (théorème admis) : toute suite croissante et majorée converge ; toute suite décroissante et minorée converge. On ne connaît pas la limite pour autant : elle se calcule avec $\ell=f(\ell)$.

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Cet exercice est un questionnaire à choix multiples. Pour chaque question, une seule des quatre réponses proposées est exacte. Indiquer sur la copie le numéro de la question et la lettre de la réponse choisie. Aucune justification n'est demandée.

Question 1. La limite de la suite de terme général $\dfrac{2n^2+3}{n^2-1}$ (pour $n\ge2$) est :

  • A. $0$

  • B. $2$

  • C. $3$

  • D. $+\infty$

Question 2. La suite $(u_n)$ définie par $u_n=5\times0{,}6^n$ pour tout entier naturel $n$ :

  • A. converge vers $5$

  • B. converge vers $0$

  • C. converge vers $3$

  • D. tend vers $+\infty$

Question 3. La fonction $f$ définie sur $\mathbb R$ par $f(x)=\mathrm e^{2x}$ a pour dérivée la fonction $f'$ définie par :

  • A. $f'(x)=\mathrm e^{2x}$

  • B. $f'(x)=2\mathrm e^{2x}$

  • C. $f'(x)=2x\,\mathrm e^{2x}$

  • D. $f'(x)=\dfrac{\mathrm e^{2x}}2$

Question 4. La valeur de $\displaystyle\int_0^1(2x+1)\,\mathrm dx$ est :

  • A. $1$

  • B. $2$

  • C. $3$

  • D. $\dfrac32$

Résoudre
  • Pour une fraction rationnelle, on factorise le terme prépondérant : $\dfrac{2n^2+3}{n^2-1}=\dfrac{n^2\left(2+\frac3{n^2}\right)}{n^2\left(1-\frac1{n^2}\right)}\to 2$.

  • Avec une racine carrée, on multiplie par la quantité conjuguée : $\sqrt{n^2+n}-n=\dfrac{n}{\sqrt{n^2+n}+n}=\dfrac{1}{\sqrt{1+\frac1n}+1}\to\dfrac12$.

  • Si $u_{n+1}=f(u_n)$ converge vers $\ell$ et $f$ est continue, alors $\ell=f(\ell)$.

  • Théorème des gendarmes : si $v_n\le u_n\le w_n$ à partir d'un certain rang et si $(v_n)$ et $(w_n)$ convergent vers la même limite $\ell$, alors $(u_n)$ converge vers $\ell$. On l'utilise quand un terme borné comme $(-1)^n$ gêne le calcul.

Fonctions

  • Croissances comparées : $\dfrac{\mathrm e^x}{x^n}\to+\infty$ et $x^n\mathrm e^{-x}\to0$ en $+\infty$ ; $x\ln x\to0$ en $0^+$.

  • $\left(\mathrm e^u\right)'=u'\mathrm e^u$ et $\left(\ln u\right)'=\dfrac{u'}{u}$.

  • On vérifie qu'une primitive est correcte en la dérivant : cela permet de départager deux propositions.

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Cet exercice est un questionnaire à choix multiples. Pour chaque question, une seule des quatre réponses proposées est exacte. Indiquer sur la copie le numéro de la question et la lettre de la réponse choisie. Aucune justification n'est demandée.

Question 1. La fonction $f$ définie sur $]0\,;+\infty[$ par $f(x)=x\ln x-x$ a pour dérivée :

  • A. $f'(x)=\ln x$

  • B. $f'(x)=\ln x-1$

  • C. $f'(x)=\dfrac1x-1$

  • D. $f'(x)=x\ln x$

Question 2. La limite en $+\infty$ de la fonction $x\mapsto(x^2-3x)\mathrm e^{-x}$ est :

  • A. $+\infty$

  • B. $-\infty$

  • C. $1$

  • D. $0$

Question 3. Parmi les fonctions suivantes, la seule qui soit convexe sur $\mathbb R$ est :

  • A. $x\mapsto x^3$

  • B. $x\mapsto-\mathrm e^{x}$

  • C. $x\mapsto\mathrm e^{-x}$

  • D. $x\mapsto\ln(1+x^2)$

Question 4. Une primitive sur $\mathbb R$ de la fonction $x\mapsto\dfrac{2x}{x^2+1}$ est la fonction :

  • A. $x\mapsto\ln(x^2+1)$

  • B. $x\mapsto\dfrac1{x^2+1}$

  • C. $x\mapsto(x^2+1)^2$

  • D. $x\mapsto2\ln x$

Question 5. Dans l'espace muni d'un repère orthonormé, le plan $\mathcal P$ a pour équation $x-2y+z=3$. Le point qui appartient à $\mathcal P$ est :

  • A. $A(1\,;-1\,;0)$

  • B. $B(1\,;1\,;0)$

  • C. $C(3\,;0\,;1)$

  • D. $D(0\,;1\,;-1)$

Résoudre

Intégrales

  • Si $F$ est une primitive de $f$, alors $\displaystyle\int_a^b f(x)\,\mathrm dx=\left[F(x)\right]_a^b=F(b)-F(a)$.

  • Intégration par parties : $\displaystyle\int_a^b u'v=\left[uv\right]_a^b-\int_a^b uv'$.

Pour t'entraîner sur les dérivées et les intégrales :

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Cet exercice est un questionnaire à choix multiples. Pour chaque question, une seule des quatre réponses proposées est exacte. Indiquer sur la copie le numéro de la question et la lettre de la réponse choisie. Aucune justification n'est demandée.

Question 1. La fonction $f$ définie sur $\mathbb R$ par $f(x)=\ln(1+\mathrm e^x)$ a pour dérivée :

  • A. $f'(x)=\dfrac1{1+\mathrm e^x}$

  • B. $f'(x)=\dfrac{\mathrm e^x}{1+\mathrm e^x}$

  • C. $f'(x)=\mathrm e^x$

  • D. $f'(x)=\dfrac{1}{\mathrm e^x}$

Question 2. La valeur de $\displaystyle\int_1^{\mathrm e}x\ln x\,\mathrm dx$ est :

  • A. $\dfrac{\mathrm e^2+1}4$

  • B. $\dfrac{\mathrm e^2-1}4$

  • C. $\dfrac{\mathrm e^2}2$

  • D. $1$

Question 3. La solution de l'équation différentielle $y'=-2y+4$ vérifiant $y(0)=1$ est la fonction :

  • A. $x\mapsto2-\mathrm e^{-2x}$

  • B. $x\mapsto\mathrm e^{-2x}$

  • C. $x\mapsto2+\mathrm e^{-2x}$

  • D. $x\mapsto1+2x$

Question 4. Dans un repère orthonormé de l'espace, la distance de l'origine $O$ au plan d'équation $x+y+z=3$ est :

  • A. $3$

  • B. $1$

  • C. $\sqrt3$

  • D. $\dfrac{\sqrt3}3$

Question 5. Le plus petit entier naturel $n$ tel que $1-0{,}9^n\ge0{,}95$ est :

  • A. $27$

  • B. $28$

  • C. $29$

  • D. $30$

Résoudre

Géométrie, équations différentielles et probabilités

Géométrie dans l'espace

  • Le plan d'équation cartésienne $ax+by+cz+d=0$ admet pour vecteur normal $\vec n(a\,;b\,;c)$ : on lit les coefficients avec leurs signes.

  • Deux vecteurs sont orthogonaux si et seulement si $\vec u\cdot\vec v=xx'+yy'+zz'=0$ (repère orthonormé).

  • Une droite est orthogonale à un plan si son vecteur directeur est colinéaire à $\vec n$ ; elle est parallèle au plan si $\vec u\cdot\vec n=0$.

Équations différentielles

  • $y'=ay$ a pour solutions $x\mapsto C\,\mathrm e^{ax}$, $C\in\mathbb R$.

  • $y'=ay+b$ ($a\ne0$) a pour solutions $x\mapsto C\,\mathrm e^{ax}-\dfrac ba$.

Probabilités

Si $X$ suit la loi binomiale $\mathcal B(n\,;p)$ :

$$P(X=k)=\binom nk p^k(1-p)^{n-k},\qquad E(X)=np,\qquad V(X)=np(1-p).$$

Pour $\mathcal B(10\,;0{,}3)$ : $E(X)=3$ et $V(X)=10\times0{,}3\times0{,}7=2{,}1$.

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Question 1. Les solutions de l'équation différentielle $y'=3y$ sur $\mathbb R$ sont les fonctions $x\mapsto$ :

  • A. $C\,\mathrm e^{3x}$ où $C$ est un réel

  • B. $3\,\mathrm e^{Cx}$ où $C$ est un réel

  • C. $C\,\mathrm e^{x/3}$ où $C$ est un réel

  • D. $3x+C$ où $C$ est un réel

Question 2. Soit $X$ une variable aléatoire suivant la loi binomiale $\mathcal B(4\,;0{,}5)$. La probabilité $P(X=2)$ vaut :

  • A. $0{,}25$

  • B. $0{,}375$

  • C. $0{,}5$

  • D. $0{,}125$

Question 3. Dans l'espace muni d'un repère, la droite $d$ de représentation paramétrique $\begin{cases}x=1+2t\\y=3-t\\z=t\end{cases}$, $t\in\mathbb R$, admet pour vecteur directeur :

  • A. $\vec u(1\,;3\,;0)$

  • B. $\vec u(2\,;3\,;1)$

  • C. $\vec u(2\,;-1\,;1)$

  • D. $\vec u(2\,;1\,;1)$

Question 4. L'ensemble des solutions de l'équation $\ln x=2$ est :

  • A. $\{2\}$

  • B. $\{\mathrm e^2\}$

  • C. $\{2\mathrm e\}$

  • D. $\{\sqrt{\mathrm e}\}$

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Question 1. Dans l'espace muni d'un repère orthonormé, le plan d'équation $2x-y+3z=5$ admet pour vecteur normal :

  • A. $\vec n(2\,;1\,;3)$

  • B. $\vec n(2\,;-1\,;3)$

  • C. $\vec n(5\,;-1\,;3)$

  • D. $\vec n(-2\,;-1\,;3)$

Question 2. Dans un repère orthonormé de l'espace, on considère les vecteurs $\vec u(1\,;2\,;-1)$ et $\vec v(3\,;-1\,;1)$. Ces vecteurs sont :

  • A. colinéaires

  • B. orthogonaux

  • C. de même norme

  • D. opposés

Question 3. Soit $X$ une variable aléatoire telle que $E(X)=3$ et $V(X)=2$. Alors $V(2X+1)$ est égale à :

  • A. $5$

  • B. $8$

  • C. $9$

  • D. $4$

Question 4. La suite $(u_n)$ définie par $u_n=(-1)^n$ pour tout entier naturel $n$ :

  • A. converge vers $1$

  • B. converge vers $-1$

  • C. n'admet pas de limite

  • D. tend vers $+\infty$

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Question 1. La limite de la suite de terme général $\sqrt{n^2+n}-n$ est :

  • A. $0$

  • B. $\dfrac12$

  • C. $1$

  • D. $+\infty$

Question 2. La suite $(u_n)$ est définie par $u_0=0$ et $u_{n+1}=\sqrt{u_n+2}$ pour tout entier naturel $n$. Elle converge vers :

  • A. $1$

  • B. $2$

  • C. $\sqrt2$

  • D. $+\infty$

Question 3. Le nombre de solutions de l'équation $x\,\mathrm e^{-x}=0{,}2$ sur $[0\,;+\infty[$ est :

  • A. $0$

  • B. $1$

  • C. $2$

  • D. $3$

Question 4. Dans un repère orthonormé de l'espace, on considère les droites $d_1$ de représentation paramétrique $\begin{cases}x=1+t\\y=t\\z=2-t\end{cases}$ et $d_2$ de représentation paramétrique $\begin{cases}x=s\\y=1-s\\z=s\end{cases}$, où $t$ et $s$ sont réels. Les droites $d_1$ et $d_2$ sont :

  • A. parallèles et non confondues

  • B. sécantes

  • C. confondues

  • D. non coplanaires

Question 5. Soit $X$ une variable aléatoire d'espérance $10$ et de variance $4$. L'inégalité de Bienaymé-Tchebychev permet d'affirmer que :

  • A. $P(|X-10|\ge5)\le0{,}16$

  • B. $P(|X-10|\ge5)=0{,}16$

  • C. $P(|X-10|\ge5)\ge0{,}16$

  • D. $P(|X-10|\ge5)\le0{,}04$

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Cet exercice est un questionnaire à choix multiples. Pour chaque question, une seule des quatre réponses proposées est exacte. Indiquer sur la copie le numéro de la…

Cet exercice est un questionnaire à choix multiples. Pour chaque question, une seule des quatre réponses proposées est exacte. Indiquer sur la copie le numéro de la question et la lettre de la réponse choisie. Aucune justification n'est demandée.

Question 1. La suite $(u_n)$ définie pour $n\ge1$ par $u_n=\dfrac{n+(-1)^n}{n}$ :

  • A. converge vers $0$

  • B. converge vers $1$

  • C. n'admet pas de limite

  • D. tend vers $+\infty$

Question 2. Soit $f$ une fonction continue sur $[0\,;2]$ telle que $f(0)=-1$ et $f(2)=3$. On peut affirmer que :

  • A. l'équation $f(x)=0$ admet exactement une solution dans $]0\,;2[$

  • B. l'équation $f(x)=0$ admet au moins une solution dans $]0\,;2[$

  • C. $f$ est croissante sur $[0\,;2]$

  • D. $f(1)>0$

Question 3. Soit $f$ une fonction deux fois dérivable sur $\mathbb R$, dont la dérivée seconde est positive sur $\mathbb R$, telle que $f(0)=1$ et $f'(0)=2$. Alors, pour tout réel $x$ :

  • A. $f(x)\ge2x+1$

  • B. $f(x)\le2x+1$

  • C. $f(1)=3$

  • D. $f(-1)=-1$

Question 4. On considère le cube $ABCDEFGH$ d'arête $1$. Le cosinus de l'angle géométrique formé par les droites $(AB)$ et $(AG)$ est :

  • A. $\dfrac1{\sqrt3}$

  • B. $\dfrac1{\sqrt2}$

  • C. $\dfrac13$

  • D. $\dfrac{\sqrt3}2$

Question 5. Soit $X_1,\dots,X_n$ des variables aléatoires indépendantes de même loi, d'espérance $\mu$ et de variance $4$, et $M_n=\dfrac{X_1+\dots+X_n}n$. Pour $n=400$, l'inégalité de concentration fournit une majoration de $P(|M_{400}-\mu|\ge0{,}5)$. Cette majoration est égale à :

  • A. $0{,}04$

  • B. $0{,}02$

  • C. $0{,}16$

  • D. $0{,}4$

Résoudre

L'essentiel

  • Dans un QCM, une seule réponse est exacte et rien n'est à justifier, mais il faut calculer au brouillon avant de lire les propositions.

  • Une affirmation générale est fausse dès qu'on trouve un contre-exemple ; le TVI donne l'existence d'une solution, pas son unicité.

  • Limites : factoriser le terme prépondérant, utiliser la quantité conjuguée, appliquer les croissances comparées, et $\ell=f(\ell)$ pour une suite récurrente convergente.

  • On vérifie une dérivée ou une primitive en dérivant ; $\vec n(a\,;b\,;c)$ se lit sur l'équation cartésienne.

  • Loi binomiale $\mathcal B(n\,;p)$ : $E(X)=np$, $V(X)=np(1-p)$ ; « au moins un » se calcule par l'événement contraire.

  • Ne laisse jamais une question sans réponse.

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