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| -rw-r--r-- | semestre 3/mathématiques discrètes/1- Ensembles, relations, fonctions.md | 127 |
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diff --git a/semestre 3/mathématiques discrètes/1- Ensembles, relations, fonctions.md b/semestre 3/mathématiques discrètes/1- Ensembles, relations, fonctions.md new file mode 100644 index 0000000..8baee50 --- /dev/null +++ b/semestre 3/mathématiques discrètes/1- Ensembles, relations, fonctions.md @@ -0,0 +1,127 @@ +--- +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 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 ! |
