ℚ – Nombres rationnels : Ensemble des nombres de la forme p/q avec p ∈ ℤ et q ∈ ℤ* (q ≠ 0).
ℝ – Nombres réels : Ensemble de tous les nombres (rationnels et irrationnels).
Inclusions
ℕ ⊂ ℤ ⊂ ℚ ⊂ ℝ
Intervalles de ℝ
[a, b] = {x ∈ ℝ | a ≤ x ≤ b} (fermé)
]a, b[ = {x ∈ ℝ | a < x < b} (ouvert)
[a, b[ = {x ∈ ℝ | a ≤ x < b} (semi-ouvert)
]a, +∞[ = {x ∈ ℝ | x > a}
]-∞, b] = {x ∈ ℝ | x ≤ b}
Valeur absolue
|x| = x si x ≥ 0, |x| = -x si x < 0
Propriétés :
|x| ≥ 0 pour tout x ∈ ℝ
|x| = 0 ⇔ x = 0
|x × y| = |x| × |y|
|x + y| ≤ |x| + |y| (inégalité triangulaire)
|x| ≤ a ⇔ -a ≤ x ≤ a (a > 0)
|x| ≥ a ⇔ x ≤ -a ou x ≥ a (a > 0)
Partie entière
La partie entière de x, notée E(x) ou [x], est le plus grand entier n tel que n ≤ x < n+1.
🔑 Formules clés à retenir
ℕ ⊂ ℤ ⊂ ℚ ⊂ ℝ
|x| ≤ a ⇔ -a ≤ x ≤ a
|x + y| ≤ |x| + |y|
E(x) ≤ x < E(x) + 1
⚠️
Astuces & Pièges à éviter
Les erreurs classiques — à lire avant les exercices !
🔴 Pièges classiques
❌
2 et π ne sont pas dans Q — Ce sont des irrationnels. Q contient uniquement les fractions p/q (p,q entiers, q=0). Ne jamais écrire 2=1,414... comme une fraction exacte.
❌
∣x∣≤a n'est valable que pour a≥0 — Si a<0, l'ensemble solution est vide (aucune valeur absolue ne peut être négative).
❌
E(x) est la partie entière par défaut — E(3,9)=3, pas 4. E(−1,2)=−2, pas −1 (on prend l'entier inférieur ou égal).
🟢 Astuces de pros
✅
∣x∣≥a (a>0) : se traduit par x≤−a ou x≥a. C'est une union, pas une intersection. Penser à la droite numérique : les valeurs éloignées de 0 de plus de a.
💡
Pour prouver qu'un nombre est irrationnel, supposer qu'il est rationnel et chercher une contradiction (démonstration par l'absurde).
🧭
Méthodes types
Pour chaque type de question : la démarche à suivre, étape par étape.
Méthodes types — Ensembles de nombres
Type 1 : Reconnaître à quel ensemble appartient un nombre
Quand ? On te donne un nombre et on demande s'il appartient à N, Z, Q ou R, ou on demande la plus petite « boîte ».
Rappelle l'emboîtement : N⊂Z⊂Q⊂R.
Si le nombre est entier positif ou nul ⇒N.
S'il est entier (avec un signe −) ⇒Z.
S'il s'écrit comme fraction ba avec a,b∈Z et b=0⇒Q. Simplifie d'abord (ex : 39=3).
S'il contient non simplifiable ou π⇒ irrationnel, donc R seulement.
Exemple éclair :48=2∈N ; 2∈R mais 2∈/Q.
Type 2 : Écrire un ensemble sous forme d'intervalle
Quand ? On te donne une condition du type a≤x<b et on demande de l'écrire avec des crochets, ou l'inverse.
Repère les deux bornes et leur sens (gauche = petite, droite = grande).
Crochet fermé[] si l'inégalité est large (≤ ou ≥) : la borne est incluse.
Crochet ouvert][ si l'inégalité est stricte (< ou >) : la borne est exclue.
Vers +∞ ou −∞ : toujours crochet ouvert du côté de l'infini.
Exemple éclair :−2≤x<5 s'écrit x∈[−2;5[ ; x>3 s'écrit x∈]3;+∞[.
Type 3 : Intersection et réunion d'intervalles
Quand ? On demande I∩J (ET) ou I∪J (OU) de deux intervalles.
Trace une droite graduée et place les deux intervalles l'un au-dessus de l'autre.
Pour ∩ : garde la zone commune aux deux.
Pour ∪ : garde tout ce qui est couvert par l'un ou l'autre.
Aux bornes communes, vérifie ouvert/fermé : pour ∩ la borne est incluse seulement si elle l'est dans les deux.
Écris le résultat en intervalle (ou ∅ si pas de partie commune).
Exemple éclair :[−1;4]∩[2;7]=[2;4] et [−1;4]∪[2;7]=[−1;7].
Type 4 : Calculer une valeur absolue
Quand ? On demande ∣a∣ d'un nombre ou ∣x−a∣ comme « distance ».
Rappelle la définition : ∣a∣=a si a≥0, et ∣a∣=−a si a<0.
Pour un nombre concret : enlève simplement le signe −. Le résultat est toujours ≥0.
Pour une expression ∣x−a∣ : interprète comme la distance entre x et a sur la droite.
Si l'intérieur contient une variable, traite les deux cas selon son signe.
Exemple éclair :∣−7∣=7 ; ∣3−π∣=π−3 car π>3.
Type 5 : Encadrer un nombre ou une expression
Quand ? On demande un encadrement de x (ex : à 10−1 près) ou d'une expression connaissant un encadrement.
Encadrement d'une valeur (ex : 2) : trouve deux décimaux qui l'entourent, ex 1,4<2<1,5.
Pour additionner : additionne les bornes de même côté.
Pour multiplier par un nombre positif : multiplie les deux bornes (le sens ne change pas).
Pour multiplier par un nombre négatif : multiplie ET inverse les inégalités.
Exemple éclair : de 2<x<3 on déduit 6<3x<9 et −3<−x<−2.
Type 6 : Donner une approximation et l'erreur
Quand ? On parle de valeur approchée par défaut/excès, d'arrondi ou de troncature à 10−n près.
Par défaut à 10−n : garde n décimales sans toucher la dernière (troncature).
Par excès : ajoute 1 à la dernière décimale conservée.
Arrondi : regarde la décimale suivante ; si ≥5 on arrondit au-dessus, sinon en dessous.
L'amplitude de l'encadrement par défaut/excès vaut 10−n.
Exemple éclair : pour π≈3,14159 : défaut à 10−2 donne 3,14, excès 3,15, arrondi 3,14.
Type 7 : Démontrer qu'un nombre est rationnel ou irrationnel
Quand ? On demande de prouver que tel nombre est dans Q ou au contraire qu'il n'y est pas.
Pour montrer qu'il est rationnel : écris-le explicitement sous forme ba avec a,b entiers.
Un décimal limité ou périodique est toujours rationnel.
Pour montrer qu'il est irrationnel : utilise un résultat du cours (ex : 2 irrationnel) puis un raisonnement par l'absurde.
Suppose le contraire (=ba irréductible), développe, aboutis à une contradiction.
Exemple éclair :0,333...=31∈Q ; mais 1+2 est irrationnel (sinon 2 le serait aussi).
Ensembles de nombres — Fiche d'exercices
1ère Année Collège — Atlasmaths.ma | Écris tes réponses dans les espaces prévus
Exercices interactifs
63 exercices • Lis l'énoncé, écris ta réponse, puis vérifie la correction
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Exercices Faciles
19 exercices
1
Appartenance et inclusion dans les ensembles de nombres
Facile
Corrigé
Énoncé
Compléter avec le symbole qui convient
Recopier puis compléter chaque pointillé par l'un des symboles ∈, ∈/, ⊂ ou ⊂ :