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TD*.pdf
+*Recettes.pdf
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--- a/semestre 3/mathématiques discrètes/1- Ensembles, relations, fonctions.md
+++ /dev/null
@@ -1,247 +0,0 @@
----
-tags:
- - sorbonne
- - informatique
- - maths
-semestre: 3
----
-Partiel en novembre
-
-On passe au TME après un certain temps
-
-QCM obligatoire
-|> commence le jour du cours et se finit le lundi en 8
-|> peut le faire plusieurs fois -> c'est la dernière qui compte
-|> il y en a 4
-
-Note : 50% examen + 25% partiel + 10% projet + 10% interro TD + 5% QCM
-|> règle du max
-## Ensembles
-**Définition**
-Ensemble est une réunion dans une même entité de certains objets déterminés. Un ensemble ne possède pas d'ordre
-
-**Définition**
-Relation d'appartenance est noté $\in$. Elle indique si un élément $e$ appartient à un ensemble $E$.
-
-**Définition**
-$\varnothing$ est l'ensemble vide, celui qui ne contient rien
-$\{e\}$ est le singleton $e$ (i.e. l'ensemble contenant exclusivement $e$)
-
-**Définition**
-Le cardinal d'un ensemble est le nombre d'éléments appartenant à cet ensemble. On le note $|E|$ ou $\mathrm{card}(E)$.
-
-Par exemple, on a :
-$$|\{e\}| = 1$$
-> [!warning] Ensemble dans un ensemble
-> $2\not\in\{\{2\}\}$
-
-**Proposition**
-Tout ensemble contient l'ensemble vide.
-
-**Définition**
-La relation $A\subseteq B$ indique si $A$ est un sous-ensemble de $B$, i.e.
-$$ \forall a\in A,\quad a\in B $$
-**Proposition**
-Cette relation est réflexive, i.e. $E\subseteq E$ est vraie
-
-**Proposition**
-Cette relation est transitive, i.e. $E_1\subseteq E_2\land E_2\subseteq E_3\quad\implies\quad E_1\subseteq E_3$ est vraie
-
-**Définition**
-On dit que $A=B$ si, et seulement si :
-$$ A\subseteq B\quad\land\quad B\subseteq A $$
-
-**Proposition**
-Ainsi, on a que $\subseteq$ est anti-symétrique.
-
-**Définition**
-Une relation est d'ordre si elle est :
-- réflexive
-- transitive
-- anti-symétrique
-
-Elle est dite partielle si elle ne fonctionne par pour tous les éléments.
-
-**Proposition**
-Comme $\subseteq$ est réflexive, transitive et anti-symétrique, alors $\subseteq$ est une relation d'ordre.
-Par contre, deux ensembles ne sont pas nécessairement comparables avec $\subseteq$ : il s'agit donc d'une relation d'ordre partielle.
-
-**Définition**
-$A\cup B$ est l'union de $A$ et $B$, deux sous-ensembles de $E$, tel que :
-$$ A\cup B = \{x| x\in A\lor x\in B\} $$
-$A\cap B$ est l'intersection tel que :
-$$ A\cap B = \{x| x\in A\land x\in B\} $$
-> [!info] Construction d'ensembles
-> La construction des ensembles dans la dernière définition est dite par compréhension, comme en Python.
-
-**Définition**
-$A$ et $B$ sont disjoints si, et seulement si :
-$$ A\cap B = \varnothing $$
-
-**Théorème** - Formule du crible, formule de Poincaré
-Soient $A$ et $B$ deux sous-ensemble de $E$. On a :
-$$ |A\cup B| = |A|+|B|+|A\cap B| $$
-
-**Définition**
-La différence $A\backslash B$ , deux sous-ensembles de $E$, est :
-$$ A\backslash B = \{x|x\in A\land x\notin B\} $$
-
-**Définition**
-Le complémentaire de $A$, un sous-ensemble de $E$, est noté $\bar A$ et est défini tel que :
-$$ \bar A= E\backslash A $$
-
-**Définition**
-Le produit cartésien $A\times B$ est l'ensemble des couples $(a,b)$ avec $a\in A$ et $b\in B$. Donc :
-$$ A\times B = \{(a,b)|a\in A,b\in B\} $$
-
-**Proposition**
-Si $E_1,\ldots,E_n$ sont des ensembles finis, alors $$\left|\prod^n_{i=1} E_i\right| = \prod^n_{i=1}|E_i|$$
-Voir le diapo pour les propriétés classiques
-
-**Définition**
-Une partie $A$ d'un ensemble $E$ est un sous-ensemble de $E$.
-
-$\mathcal{P}(E)$ est l'ensemble des parties de $E$.
-
-> [!warning] $\mathcal{P}(E)$ ne peut jamais être vide !
-> En effet, on a $\mathcal{P}(\varnothing) = \{\varnothing\} \neq \varnothing$ !
-> Ne pas oublier que $\mathcal{P}(E)$ est un ensemble d'ensemble et que $\varnothing$ est bien un ensemble valide !
-
-**Construction de $\mathcal{P}(E)$**
-Si $E=\varnothing$, alors $\mathcal{P}(E) = \{\varnothing\}$
-Sinon, $E=\{e\}\cup F\neq\varnothing$ ($e$ est un élément de $E$ et $F$ est ce qui reste, il peut être vide !)
-Proposition : $$\mathcal{P}(\{e\}\cup F) = \mathcal{P}(F)\cup\{\{e\}\cup A|A\in\mathcal{P}(F)\}$$Ceci est un appel récursif de la fonction $\mathcal{P}$ permettant ainsi de construire l'ensemble des parties.
-
-**Corollaire**
-Si $E$ est un ensemble fini contenant $n$ éléments, alors $|\mathcal{P}(E)|=2^n$
-
-**Définition**
-Soit $E$ un ensemble.
-Quand on partitionne $E$, on construit des parties non vides deux à deux disjointes.
-
-Une partition de $E$ est une famille $(A_i)_{i\in I}$ de parties de $E$ telle que :
-- $A_i\neq\varnothing$
-- $A_i\cap A_j = \varnothing$ si $i\neq j$ (pour tout $(i,j)$ dans $I$)
-- $E=\bigcup_{i\in I} A_i$
-
-> [!warning] Une partition de $E$ n'est pas unique dans le cas générale !
-## Relation
-**Définition**
-Relation binaire $R$ d'un ensemble $E$ vers $F$ est un sous-ensemble de $E\times F$, i.e.
-$$ R\subseteq E\times F $$
-On peut la noter $(x,y)\in R$, $x R y$, $R(x,y)$.
-Lorsque $E=F$, on dit que $R$ est une relation binaire sur $E$.
-
-Exemple :
-- $\mathrm{Id}_E$ est la relation identité de $E$ est une relation binaire sur $E$ telle que $\{(e,e)|e\in E\}$
-- $\mathrm{Id}_{\mathbb{N}} = \{(n,n)|n\in\mathbb{N}\}$
-- $\leqslant$ sur $\mathbb{N}$ est aussi une relation binaire : $\{(n_1,n_2)\in\mathbb{N}^2|n_1\leqslant n_2\}$
-- $<$ sur $\mathbb{N}$ est aussi une relation binaire (elle est incluse dans $\leqslant$)
-
-> [!NOTE] Opérations sur les relations
-> Comme une relation est un ensemble, on peut appliquer les opérations ensemblistes dessus 🎉
-
-**Définition**
-Relation $n$-aire est un sous-ensemble du produit cartésien $E_1\times\ldots\times E_n$
-
-**Définition**
-Une relation unaire est un sous-ensemble d'un ensemble $E$.
-
-Définir par compréhension permet d'énoncer la propriété caractéristique de l'ensemble
-|> on peut avoir une même relation pour des propriétés caractéristiques différentes
-Définir par extension permet de lister les éléments
-
-**Définition**
-La relation inverse $R^{-1}$ d'une relation $R\subseteq E\times F$ est la relation de $F$ vers $E$ contenant tous les couples $(x,y)$ tels que $(y,x)\in R$, i.e.
-$$ R^{-1} = \{(x,y)\in F\times E|(y,x)\in R\} $$
-
-**Définition**
-Un produit de relation est quand on applique plusieurs relations à la suite.
-
-Le produit de $R_1\subseteq E\times F$ et de $R_2\subseteq F\times G$ est définie par :
-$$ R_1R_2 = \left\{(x,y)\in E\times G\quad|\quad\exists z, (x,z)\in R_1\quad\land\quad(z,y)\in R_2\right\} $$ -> revoir le cours pour cette expression, ça me semble chelou
-On la note $R_1\circ R_2$ ou $R_1\cdot R_2$.
-```mermaid
-flowchart LR
- A -- R1⋅R2 ---C
- A-- R1 ---B
- B-- R2 ---C
-```
-
-Par exemple, on peut définir $<$ comme $S\cdot\leqslant$ où $S$ est la relation successeur (i.e. $S=\{(x,y)|x+1=y\}$)
-
-> [!warning] Commutativité
-> Le produit de relation n'est pas commutatif
-
-> [!warning] $R\cdot R^{-1}\neq\mathrm{Id}_E$
-> De même dans l'autre sens
-
-**Propriétés**
-$\varnothing$ est un élément est absorbant des relations : $R\cdot\varnothing = \varnothing\cdot R = R$
-Le produit est associatif : $R_1\cdot(R_2\cdot R_3) = (R_1\cdot R_2)\cdot R_3$
-$\mathrm{Id}$ est l'élément neutre : $R\cdot\mathrm{Id}_F = \mathrm{Id}_ER=R$ (si $R$ est dans $E\times F$)
-|> ⚠ faire bien attention à la modification de l'identité en fonction qu'on soit à droite ou à gauche
-
-**Notations**
-Si $R$ est une relation sur $E$, on note :
-$$ R^n = \underbrace{R\ldots R}_n = \left\{\begin{matrix}
- \mathrm{Id}_E&\text{si}&n=0\\
- R\cdot R^{n-1}&\text{sinon}
-\end{matrix}\right. $$
-
-***Revoir les diapos 23 à 29***
-
-**Définition**
-Une relation est dite d'équivalence si, et seulement si, elle est :
-- réflexive
-- symétrique
-- transitive
-
-Une relation est dite d'ordre si, et seulement si, elle est :
-- réflexive
-- anti-symétrique
-- transitive
-
-Par exemple :
-- $\equiv$ (congruence) est une relation d'équivalence
-- $\leqslant$ est une relation d'ordre
-- $<$ n'est pas une relation d'ordre car elle n'est pas anti-symétrique !
-
-**Définition**
-Soit $R$ une relation d'équivalence sur $E$.
-La classe d'équivalence d'un élément $e\in E$ pour $R$ est noté $[e]_R$ et :
-$$ [e]_R = \{e'\in E|(e,e')\in R\} $$
-Remarque : $e\in[e]_R$ car $R$ est réflexive
-
-**Définition**
-On note $E_{/R}$ l'ensemble des quotients de $E$ par $R$
-***J'AI PAS EU LE TEMPS DE NOTER (diapo 31)***
-## Fonctions
-**Définition**
-Une relation de $E$ vers $F$ est dite déterministe (ou fonctionnelle) si, et seulement si, tout élément de $E$ est en relation avec au plus un élément de $F$, i.e.
-$$ \forall e\in E,\quad\forall(e_1,e_2)\in F^2,\quad(e,e_1)\in R\quad\land\quad(e,e_2)\in R \implies e_1=e_2 $$
-
-Exemples :
-- $S$ est fonctionnelle
-- $S^{-1}$ l'est aussi
-- $\leqslant$ ne l'est pas par contre
-
-**Proposition**
-Une relation déterministe est une fonction $f$.
-
-Si $f$ n'est pas définie pour tout l'ensemble de départ, on dit qu'elle est partielle.
-
-Preuves :
-- relation déterministe ne donne qu'une unique image
-
-**Définition**
-Une relation $R$ de $E$ vers $F$ est dite totale à gauche si, et seulement si, chaque élément de $E$ est en relation avec au moins un élément de $F$ :
-$$ \forall e_1\in E,\quad\exists e_2\in F,\quad (e_1,e_2)\in R $$
-
-**Définition**
-Une application est une relation déterministe et totale à gauche, on la note :
-$$ f : E\to F $$
-i.e. tout élément de $E$ possède une (unique) image.
-On dit parfois qu'elle est une fonction totale.
-
-***Voir diapo 36 à 45 car j'ai pas le temps de noter*** \ No newline at end of file
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+++ b/semestre 3/mathématiques discrètes/1- Ensembles, relations, fonctions.pdf
Binary files differ
diff --git a/semestre 3/mathématiques discrètes/1- Ensembles, relations, fonctions.tex b/semestre 3/mathématiques discrètes/1- Ensembles, relations, fonctions.tex
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index 0000000..a9ead3d
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+++ b/semestre 3/mathématiques discrètes/1- Ensembles, relations, fonctions.tex
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+\newtheorem*{lemme}{Lemme}%[subsection]
+%\newtheorem{props}{Propriétés}[defn]
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+\renewenvironment{proof}{\par$\square$ \footnotesize\textit{Démonstration.}}{\begin{flushright}$\blacksquare$\end{flushright}\par}
+
+\title{Ensembles, relations, fonctions}
+\author{William Hergès\thanks{Sorbonne Université}}
+
+\begin{document}
+ \maketitle
+ \tableofcontents
+ \newpage
+ \section{Ensembles}
+ \subsection{Définition}
+ \begin{defn}
+ Ensemble est une réunion dans une même entité de certains objets déterminés.
+ Un ensemble ne possède pas d'ordre.
+ \end{defn}
+ \begin{defn}
+ Relation d'appartenance est noté $\in$.
+ Elle indique si un élément $e$ appartient à un ensemble $E$.
+ \end{defn}
+ \begin{defn}
+ $\varnothing$ est l'ensemble vide, celui qui ne contient rien.
+
+ $\{e\}$ est le singleton $e$ (i.e. l'ensemble contenant exclusivement $e$).
+ \end{defn}
+ \begin{defn}
+ Le cardinal d'un ensemble est le nombre d'éléments appartenant à cet ensemble.
+ On le note $|E|$ ou $\mathrm{card}(E)$.
+ \end{defn}
+ \begin{exemple}
+ On a~:
+ $$ |\{7.2\}| = 1 $$
+ \end{exemple}
+ \begin{warn}
+ $2\not\in \{\{2\}\}$
+ \end{warn}
+ \begin{props}
+ Tout ensemble contient l'ensemble vide.
+ \end{props}
+ \subsection{Opérations}
+ \begin{defn}
+ La relation $A\subseteq B$ indique si $A$ est un sous-ensemble de $B$, i.e.
+ $$ \forall a\in A,\quad a\in B $$
+ \end{defn}
+ \begin{props}
+ Cette relation est réflexive, i.e. $E\subseteq E$ est vraie
+ \end{props}
+ \begin{defn}
+ Cette relation est transitive, i.e.
+ $E_1\subseteq E_2\land E_2\subseteq E_3\quad\implies\quad E_1\subseteq E_3$ est vraie.
+ \end{defn}
+ \begin{defn}
+ On dit que $A=B$ si, et seulement si~:
+ $$ A\subseteq B\quad\land\quad B\subseteq A $$
+ i.e.
+ $$ \forall x\in A,\quad x\in B $$
+ \end{defn}
+ \begin{props}
+ On a que $\subseteq$ est anti-symétrique.
+ \end{props}
+ \begin{defn}
+ Une relation est dite d'ordre (voir après) si elle est~:
+ \begin{itemize}
+ \item réflexive
+ \item transitive
+ \item anti-symétrique
+ \end{itemize}
+ Elle est dite partielle si elle n'est pas applicable pour tous les éléments.
+ \end{defn}
+ \begin{props}
+ Comme $\subseteq$ est réflexive, transitive et anti-symétrique, alors $\subseteq$ est une relation d'ordre.
+
+ Par contre, deux ensembles ne sont pas nécessairement comparables avec $\subseteq$~: il s'agit donc d'une relation d'ordre partielle.
+ \end{props}
+ \begin{defn}
+ $A\cup B$ est l'union de $A$ et $B$, deux sous-ensembles de $E$, tel que~:
+ $$ A\cup B = \{x| x\in A\lor x\in B\} $$
+ $A\cap B$ est l'intersection tel que~:
+ $$ A\cap B = \{x| x\in A\land x\in B\} $$
+ \end{defn}
+ La construction des ensembles de cette manière est dite par compréhension, comme en programmation fonctionnelle (et
+ en Python).
+ \begin{defn}
+ $A$ et $B$ sont disjoints si, et seulement si~:
+ $$ A\cap B = \varnothing $$
+ \end{defn}
+ \begin{thm}[Formule du crible, formule de Poincaré]
+ Soient $A$ et $B$ deux sous-ensemble de $E$.
+ On a~:
+ $$ |A\cup B| = |A|+|B|+|A\cap B| $$
+ \end{thm}
+ \begin{defn}
+ La différence $A\backslash B$ , deux sous-ensembles de $E$, est~:
+ $$ A\backslash B = \{x|x\in A\land x\notin B\} $$
+ \end{defn}
+ \begin{defn}
+ Le complémentaire de $A$, un sous-ensemble de $E$, est noté $\bar A$ et est défini tel que~:
+ $$ \bar A= E\backslash A $$
+ \end{defn}
+ \begin{defn}
+ Le produit cartésien $A\times B$ est l'ensemble des couples $(a,b)$ avec $a\in A$ et $b\in B$.
+ Donc~:
+ $$ A\times B = \{(a,b)|a\in A,b\in B\} $$
+ \end{defn}
+ \begin{props}
+ Si $E_1,\ldots,E_n$ sont des ensembles finis, alors~:
+ $$\left|\prod^n_{i=1} E_i\right| = \prod^n_{i=1}|E_i|$$
+ \end{props}
+ \begin{props}[Lois de De Morgan]
+ On a~:
+ $$ \overline{A\cap B} = \bar A\cup\bar B $$
+ $$ \overline{A\cup B} = \bar A\cap\bar B $$
+ \end{props}
+ \begin{defn}
+ Une partie $A$ d'un ensemble $E$ est un sous-ensemble de $E$.
+
+ $\mathcal{P}(E)$ est l'ensemble des parties de $E$.
+ \end{defn}
+ \begin{warn}
+ $\mathcal{P}(E)$ ne peut jamais être vide~!
+
+ En effet, on a $\mathcal{P}(\varnothing) = \{\varnothing\} \neq \varnothing$~!
+ Ne pas oublier que $\mathcal{P}(E)$ est un ensemble d'ensemble et que $\varnothing$ est bien un ensemble valide~!
+ \end{warn}
+ \begin{lititle}
+ Construction de $\mathcal{P}(E)$
+ \end{lititle}
+ Si $E=\varnothing$, alors $\mathcal{P}(E) = \{\varnothing\}$.
+ Sinon, $E=\{e\}\cup F\neq\varnothing$ ($e$ est un élément de $E$ et $F$ est ce qui reste, il peut être vide~!).
+
+ Proposition~: $$ \mathcal{P}(\{e\}\cup F) = \mathcal{P}(F)\cup\{\{e\}\cup A|A\in\mathcal{P}(F)\} $$
+
+ Ceci est un appel récursif de la fonction $\mathcal{P}$ permettant ainsi de construire l'ensemble des parties.
+ \begin{corol}
+ Si $E$ est un ensemble fini contenant $n$ éléments, alors $|\mathcal{P}(E)|=2^n$.
+ \end{corol}
+ \begin{defn}
+ Soit $E$ un ensemble.
+ Quand on partitionne $E$, on construit des parties non vides deux à deux disjointes.
+
+ Une partition de $E$ est une famille $(A_i)_{i\in I}$ de parties de $E$ telle que~:
+ \begin{itemize}
+ \item $A_i\neq\varnothing$
+ \item $A_i\cap A_j = \varnothing$ si $i\neq j$ (pour tout $(i,j)$ dans $I$)
+ \item $E=\bigcup_{i\in I} A_i$
+ \end{itemize}
+ \end{defn}
+ \begin{warn}
+ Une partition de $E$ n'est pas unique dans le cas générale~!
+ \end{warn}
+ \section{Relations}
+ \subsection{Définitions}
+ \begin{defn}
+ Relation binaire $R$ d'un ensemble $E$ vers $F$ est un sous-ensemble de $E\times F$, i.e.
+ $$ R\subseteq E\times F $$
+ On peut la noter $(x,y)\in R$, $x R y$, $R(x,y)$.
+ Lorsque $E=F$, on dit que $R$ est une relation binaire sur $E$.
+ \end{defn}
+ \begin{exemple}
+ $\mathrm{Id}_E$ est la relation identité de $E$ est une relation binaire sur $E$ telle que $\{(e,e)|e\in E\}$.
+
+ $\mathrm{Id}_{\mathbb{N}} = \{(n,n)|n\in\mathbb{N}\}$
+
+ $\leqslant$ sur $\mathbb{N}$ est aussi une relation binaire~: $\{(n_1,n_2)\in\mathbb{N}^2|n_1\leqslant n_2\}$.
+
+ $<$ sur $\mathbb{N}$ est aussi une relation binaire (elle est incluse dans $\leqslant$).
+ \end{exemple}
+ Comme une opération est un ensemble, on peut appliquer les opérations ensemblistes dessus~!
+ \begin{defn}
+ Relation $n$-aire est un sous-ensemble du produit cartésien $E_1\times\ldots\times E_n$
+ \end{defn}
+ \begin{defn}
+ Une relation unaire est un sous-ensemble d'un ensemble $E$.
+ \end{defn}
+ Définir par compréhension permet d'énoncer la propriété caractéristique de l'ensemble.
+ On peut avoir une même relation pour des propriétés caractéristiques différentes
+
+ Définir par extension permet de lister les éléments.
+ \begin{defn}
+ La relation inverse $R^{-1}$ d'une relation $R\subseteq E\times F$ est la relation de $F$ vers $E$ contenant
+ tous les couples $(x,y)$ tels que $(y,x)\in R$, i.e.
+ $$ R^{-1} = \{(x,y)\in F\times E|(y,x)\in R\} $$
+ \end{defn}
+ \begin{defn}
+ Un produit de relation est quand on applique plusieurs relations à la suite.
+
+ Le produit de $R_1\subseteq E\times F$ et de $R_2\subseteq F\times G$ est définie par~:
+ $$ R_1.R_2 = \left\{(x,y)\in E\times G\quad|\quad\exists z, (x,z)\in R_1\quad\land\quad(z,y)\in R_2\right\} $$
+
+ On la note $R_1\circ R_2$ ou $R_1.R_2$.
+ \end{defn}
+ Appliquer $R_1.R_2$ revient à appliquer $R_1$ puis $R_2$.
+ \begin{warn}
+ Le produit de relation n'est pas commutatif
+ \end{warn}
+ \begin{warn}
+ $R\cdot R^{-1}\neq\mathrm{Id}_E$~!
+
+ De même dans l'autre sens.
+ \end{warn}
+ \begin{props}[Propriétés]
+ $\varnothing$ est un élément est absorbant des relations~: $R\cdot\varnothing = \varnothing\cdot R = R$.
+
+ Le produit est associatif : $R_1\cdot(R_2\cdot R_3) = (R_1\cdot R_2)\cdot R_3$.
+
+ $\mathrm{Id}$ est l'élément neutre~: $R\cdot\mathrm{Id}_F = \mathrm{Id}_ER=R$ (si $R$ est dans $E\times F$).
+ Attention à bien modifier l'ensemble de l'identité en fonction qu'on soit à droite à gauche~!
+ \end{props}
+ \begin{lititle}
+ Notations
+ \end{lititle}
+ Si $R$ est une relation sur $E$, on note~:
+ $$ R^n = \underbrace{R\ldots R}_n = \left\{\begin{matrix}
+ \mathrm{Id}_E&\text{si}&n=0\\
+ R\cdot R^{n-1}&\text{sinon}
+ \end{matrix}\right. $$
+ \subsection{Réflexivité, symétrie, transitivité}
+ \begin{defn}
+ La fermeture d'une relation $R$ sur $E$ pour une propriété $P$ est l'ajout du moins d'éléments possibles dans
+ $R$ pour que $R$ vérifie $P$.
+
+ Si cette relation existe, c'est la plus petite relation $R'$ (au sens de l'inclusion) qui contient $R$ et qui
+ vérifie $P$, i.e.
+ \begin{itemize}
+ \item $R\subseteq R'$
+ \item $R'$ vérifie $P$
+ \item si $R\subseteq R''$ et $R''$ vérifie $P$, alors $R'\subseteq R''$
+ \end{itemize}
+ \end{defn}
+ \begin{defn}
+ Une relation binaire $R$ de $E$ est dite réflexive si, et seulement si~:
+ $$ \forall x\in E,\quad (x,x)\in R$$
+ i.e. tout élément est en relation avec lui-même.
+ \end{defn}
+ \begin{defn}
+ Une relation binaire $R$ de $E$ est dite symétrique si, et seulement si~:
+ $$ \forall (x,y)\in E^2,\quad (x,y)\in R\implies (y,x)\in R $$
+ i.e. un élément $x$ est en relation avec un élément $y$, l’élément $y$ est aussi en relation avec $x$.
+ \end{defn}
+ \begin{warn}
+ $\leqslant$ n'est pas symétrique~!
+ \end{warn}
+ \begin{defn}
+ Une relation binaire $R$ de $E$ est dite antisymétrique si, et seulement si~:
+ $$ \forall (x,y)\in E^2,\quad (x,y)\in R\land (y,x)\in R \implies x=y$$
+ \end{defn}
+ \begin{defn}
+ Une relation binaire $R$ de $E$ est dite transitive si, et seulement si~:
+ $$ \forall (x,y,z)\in E^3,\quad (x,y)\in R\land(y,z)\in R\implies(x,z)\in R $$
+ \end{defn}
+ \begin{defn}
+ La fermeture transitive $R^+$ de $R$ est l'ajout des éléments nécessaires dans $R$ pour obtenir une relation
+ transitive, i.e.
+ $$ R^+ = \bigcup_{i\geqslant 1} R^i $$
+ \end{defn}
+ \begin{exemple}
+ $S^+ = \{(n_1, n_2)|\exists n > 0, n_2=n_1+n\}$, ce qui est équivalent d'appliquer $S^n$ à $n_1$ pour obtenir
+ $n_2$.
+ Cela rend $S$ transitive.
+ \end{exemple}
+ \begin{defn}
+ La fermeture réflexo-transitive $R^*$ de $R$ est l'ajout des éléments nécessaires dans $R$ pour obtenir une
+ relation réflexive et transitive, i.e.
+ $$ R^* = \bigcup_{i\geqslant0} R^i $$
+ \end{defn}
+ C'est un ajout de l'identité dans $R^+$.
+ \begin{defn}
+ Une relation binaire est dite totale si, et seulement si~:
+ $$ \forall (x,y)\in E^2,\quad (x,y)\in E\lor(y,x)\in E $$
+ \end{defn}
+ \begin{warn}
+ Ne pas confondre avec la symétrie~! C'est bien un "ou" ici.
+ \end{warn}
+ \subsection{Classes d'équivalence}
+ \begin{defn}
+ Une relation est dite d'équivalence si, et seulement si, elle est~:
+ \begin{itemize}
+ \item réflexive
+ \item symétrique
+ \item transitive
+ \end{itemize}
+
+ Une relation est dite d'ordre si, et seulement si, elle est~:
+ \begin{itemize}
+ \item réflexive
+ \item anti-symétrique
+ \item transitive
+ \end{itemize}
+ Comme on l'a vu dans la partie sur les ensembles.
+ \end{defn}
+ \begin{exemple}
+ $\equiv$ (congruence) est une relation d'équivalence.
+
+ $\leqslant$ est une relation d'ordre.
+
+ $<$ n'est pas une relation d'ordre car elle n'est pas anti-symétrique~!
+ \end{exemple}
+ \begin{defn}
+ Soit $R$ une relation d'équivalence sur $E$.
+ La classe d'équivalence d'un élément $e\in E$ pour $R$ est noté $[e]_R$ et~:
+ $$ [e]_R = \{e'\in E|(e,e')\in R\} $$
+ \end{defn}
+ $e\in[e]_R$ car $R$ est réflexive
+ \begin{defn}
+ On note $[e]_R$ la classe d'équivalence d'un élément $e\in E$ pour $R$, i.e.
+ $$ [e]_R = \{e'\in E|(e,e')\in R\} $$
+ On note $E_{/R}$ l'ensemble quotient de $E$ par $R$, i.e. l'ensemble des classes d'équivalence de $E$ pour $R$~:
+ $$ E_{/R} = \{[e]_R|e\in E\} $$
+ \end{defn}
+ \begin{props}
+ $E_{/R}$ forme une partition de $E$.
+ \end{props}
+ \section{Fonctions}
+ \subsection{Relations et fonctions}
+ \begin{defn}
+ Une relation de $E$ vers $F$ est dite déterministe (ou fonctionnelle) si, et seulement si, tout élément de $E$
+ est en relation avec au plus un élément de $F$, i.e.
+ $$ \forall e\in E,\quad\forall(e_1,e_2)\in F^2,\quad(e,e_1)\in R\quad\land\quad(e,e_2)\in R \implies e_1=e_2 $$
+ \end{defn}
+ \begin{exemple}
+ $S$ est fonctionnelle.
+
+ $S^{-1}$ l'est aussi.
+
+ $\leqslant$ ne l'est pas par contre.
+ \end{exemple}
+ \begin{props}
+ Une relation déterministe est une fonction $f$.
+
+ Si $f$ n'est pas définie pour tout l'ensemble de départ, on dit qu'elle est partielle.
+ \end{props}
+ \begin{proof}
+ Une relation déterministe ne donne qu'une unique image.
+ \end{proof}
+ \begin{defn}
+ Une relation $R$ de $E$ vers $F$ est dite totale à gauche si, et seulement si, chaque élément de $E$ est en
+ relation avec au moins un élément de $F$~:
+ $$ \forall e_1\in E,\quad\exists e_2\in F,\quad (e_1,e_2)\in R $$
+ \end{defn}
+ \begin{defn}
+ Une application est une relation déterministe et totale à gauche, on la note~:
+ $$ f : E\to F $$
+ i.e. tout élément de $E$ possède une (unique) image.
+ On dit parfois qu'elle est une fonction totale.
+ \end{defn}
+ \subsection{Injections, surjections et bijections}
+ \begin{defn}
+ Une relation $R$ de $E$ dans $F$ est injective si, et seulement si~:
+ $$ \forall e\in F,\quad\forall (e_1,e_2)\in E^2,\quad(e_1,e)\in R\land(e_2,e)\in R\implies e_1=e_2 $$
+ \end{defn}
+ \begin{defn}
+ Une relation $f$ de $E$ dans $F$ injective, déterministe et totale à gauche est une application injective (on
+ dit injection), i.e.
+ $$ \forall (e_1,e_2)\in E^2,\quad f(e_1)=f(e_2)\implies e_1=e_2 $$
+ \end{defn}
+ \begin{defn}
+ Une relation $R$ de $E$ dans $F$ est surjective si, et seulement si~:
+ $$ \forall e_2\in F,\quad\exists e_1\in E^1,\quad(e_1,e_2)\in R $$
+ \end{defn}
+ \begin{defn}
+ Une relation $f$ de $E$ dans $F$ surjective, déterministe et totale à gauche est une application surjective (on
+ dit surjection), i.e.
+ $$ \forall e_2\in E,\quad \exists e_1\in E,\quad f(e_1)=e_2 $$
+ \end{defn}
+ \begin{defn}
+ Une application injective et surjective est une application bijective (on dit bijective).
+
+ Cela implique que tous les éléments de $E$ possèdent exactement un antécédent.
+ \end{defn}
+ \begin{thm}
+ Il n'existe pas de bijection entre $E$ et $\mathcal{P}(E)$.
+ \end{thm}
+ \begin{props}
+ Toute bijection $f$ possède une application réciproque notée $f^{-1}$.
+
+ Cette inverse est une application si, et seulement si, $f$ est bijective.
+
+ Si $f$ est bijective, $f^{-1}$ l'est aussi, alors $f\circ f^{-1} = \mathrm{Id}_F$ et$f^{-1}\circ f = \mathrm{Id}_E$.
+ \end{props}
+ \subsection{Ensembles dénombrables et monoïdes}
+ \begin{defn}
+ Un ensemble est dit dénombrable si, et seulement si, on peut numéroter tous ses éléments sans répétition et
+ sans omission.
+ \end{defn}
+ \begin{props}
+ Tout ensemble fini est dénombrable.
+
+ Tout ensemble infini en bijection avec $\mathbb{N}$ est dénombrable.
+ \end{props}
+ Deux ensembles ont le même nombre d'élément s'ils sont en bijection.
+ \begin{defn}
+ Un monoïde est un ensemble $E$ muni d'une opération $\odot$ de $E\times E$ dans $E$ telle que~:
+ \begin{itemize}
+ \item elle est associative~:
+ $\forall (e_1,e_2,e_3)\in E^3,\quad (e_1\odot e_2)\odot e_3 = e_1\odot (e_2\odot e_3)$
+ \item elle possède un élément neutre $e$~: $\forall e'\in E,\quad e\odot e'=e'\odot e = e'$
+ \end{itemize}
+ \end{defn}
+\end{document}
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+++ b/semestre 3/mathématiques discrètes/td/25-09-19.tex
@@ -163,5 +163,5 @@
S^{-1}.R^{-1} &= \{(z,x)\in Z\times X | \exists y\in Y, R(x,y)\land S(y,z)\} \\
&= (R.S)^{-1} \\
\end{align*}
- (Ici il y a juste une étape cachée qui transforme $R^{-1}(y,x)$ en $R(x,y)$, mais elle est triviale. Idem pour $S$.)
+ (Ici il y a juste une étape cachée qui transforme $R^{-1}(y,x)$ en $R(x,y)$, mais elle est triviale. Idem pour $S$)
\end{document}
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