2ndeArithmétique

Intervalles de nombres réels

18 min5 exercicesSéquence 4.4 — 2nde
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Durée : 18 min

Qu'est-ce qu'un intervalle ?

Un intervalle est un sous-ensemble de R\mathbb{R} formé de tous les nombres réels compris entre deux bornes (ou allant jusqu'à l'infini).

Les différents types d'intervalles


NotationDescriptionExemple représenté
|---|---|---|







[a;b][a;b]bornes incluses (aa et bb en font partie)xx tel que a⩽x⩽ba \leqslant x \leqslant b
]a;b[]a;b[bornes excluesxx tel que a<x<ba < x < b
[a;b[[a;b[aa inclus, bb excluxx tel que a⩽x<ba \leqslant x < b
]a;b]]a;b]aa exclu, bb inclusxx tel que a<x⩽ba < x \leqslant b
[a;+∞[[a;+\infty[tous les réels ⩾a\geqslant axx tel que x⩾ax \geqslant a
]−∞;a]]-\infty;a]tous les réels ⩽a\leqslant axx tel que x⩽ax \leqslant a
]−∞;+∞[]-\infty;+\infty[R\mathbb{R} tout entiertous les réels

Remarque : +∞+\infty et −∞-\infty ne sont pas des nombres réels : un crochet à côté de l'infini est toujours ouvert, c'est-à-dire ]] ou [[ tourné « vers l'extérieur ».

Représentation sur une droite numérique

On représente un intervalle par un trait épais entre les deux bornes :
- un point plein (ou crochet fermé) indique que la borne est incluse ;
- un point vide (ou crochet ouvert) indique que la borne est exclue.

Exemple : [−2;3[[-2;3[ se représente par un trait de −2-2 (point plein) à 33 (point vide).

Union et intersection d'intervalles

- L'intersection I∩JI \cap J contient les réels qui appartiennent à la fois à II et à JJ.
- La réunion I∪JI \cup J contient les réels qui appartiennent à II ou à JJ (ou aux deux).

📌 Méthode : pour déterminer I∩JI \cap J ou I∪JI \cup J, il est très utile de placer les deux intervalles sur une même droite numérique, l'un sous l'autre, pour visualiser les parties communes.

Exemple : soit I=[−1;4]I = [-1;4] et J=[2;7]J = [2;7].
- I∩J=[2;4]I \cap J = [2;4] (la partie commune, entre 22 et 44).
- I∪J=[−1;7]I \cup J = [-1;7] (car les deux intervalles se chevauchent, on peut les réunir en un seul intervalle continu).

Exemple (intervalles disjoints) : soit I=[0;2]I = [0;2] et J=[5;8]J = [5;8]. Comme II et JJ n'ont aucun réel en commun, I∩J=∅I \cap J = \varnothing (l'ensemble vide), et I∪JI \cup J ne peut pas s'écrire comme un seul intervalle : on le laisse sous la forme [0;2]∪[5;8][0;2] \cup [5;8].

Exemples

✅ Exemple simple — Écrire un intervalle

L'ensemble des réels xx tels que −3<x⩽5-3 < x \leqslant 5 s'écrit ]−3;5]]-3;5] (borne de gauche exclue, borne de droite incluse).

📘 Exemple intermédiaire — Intersection de deux intervalles

Soit I=]−∞;4]I = ]-\infty;4] et J=[−2;+∞[J = [-2;+\infty[. Alors I∩J=[−2;4]I \cap J = [-2;4] : ce sont les réels à la fois ⩽4\leqslant 4 et ⩾−2\geqslant -2.

🔴 Exemple avancé — Réunion de deux intervalles disjoints

Soit I=[1;3[I = [1;3[ et J=]3;6]J = ]3;6]. Le réel 33 n'appartient ni à II ni à JJ (il est exclu des deux côtés). Donc I∪J=[1;3[ ∪ ]3;6]I \cup J = [1;3[\,\cup\,]3;6], qui n'est pas un intervalle unique car le point 33 « manque » : on ne peut pas le simplifier en [1;6][1;6].

À retenir

- Un crochet fermé ([[ ou ]] tourné vers l'intérieur) signifie que la borne est incluse.
- Un crochet ouvert signifie que la borne est exclue ; les bornes infinies sont toujours notées avec un crochet ouvert.
- I∩JI \cap J : ce qui est commun aux deux intervalles. I∪JI \cup J : ce qui appartient à l'un ou l'autre.
- Toujours représenter les intervalles sur une droite numérique pour visualiser une union ou une intersection.

Exercices

Comment s'écrit l'ensemble des réels xx tels que 2⩽x<92 \leqslant x < 9 ?

L'intervalle ]−∞;5]]-\infty;5] contient le nombre 55.

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