I. Ensembles, n-uplets, fonctions
Le symbole relie un élément à un ensemble, le symbole relie deux ensembles.
La réunion , l'intersection et le complémentaire gardent le sens vu les années précédentes, de même que les notations d'intervalles.
Un -uplet est une liste ordonnée de objets. L'ensemble des -uplets d'éléments de se note .
Le plan repéré s'identifie ainsi à et l'espace à , ce qui donne un sens précis à l'écriture des coordonnées.
Une fonction associe à chaque élément de son ensemble de définition un unique élément d'arrivée.
Une bijection entre deux ensembles est une correspondance qui associe à chaque élément du premier un unique élément du second, et réciproquement. Le repérage établit par exemple une bijection entre le plan et .
La composée applique d'abord , puis au résultat. Les fonctions exponentielle et logarithme sont réciproques l'une de l'autre, ce qui s'écrit et pour .
La somme des nombres se note
L'indice est muet : le remplacer par une autre lettre ne change pas la valeur de la somme. Cette notation sert notamment pour les probabilités cumulées d'une loi binomiale.
II. Propositions et quantificateurs
Une proposition universelle affirme qu'une propriété vaut pour tous les éléments considérés ; une proposition existentielle affirme qu'au moins un élément la vérifie.
Beaucoup de quantifications restent implicites. La phrase « la fonction exponentielle est positive » signifie « pour tout réel , on a ».
La négation d'une proposition universelle est existentielle, et réciproquement.
Avec deux quantificateurs, la négation les échange tous les deux et nie la conclusion. La négation de « pour tout , il existe un rang tel que » est « il existe un tel que pour tout rang , la propriété est fausse ».
La négation de « toutes les suites de cet exercice convergent » est « au moins une de ces suites ne converge pas », et non « aucune ne converge ».
Dans l'implication « », la proposition est une condition suffisante pour , et une condition nécessaire à .
Lorsque l'implication et sa réciproque sont vraies, chacune est une condition nécessaire et suffisante pour l'autre, et l'on parle de propriété caractéristique.
Pour une fonction dérivable, avoir une dérivée nulle en est une condition nécessaire pour présenter un extrémum en , mais elle n'est pas suffisante : la fonction cube le montre en .
En revanche, pour une fonction deux fois dérivable, la positivité de la dérivée seconde sur un intervalle est une propriété caractéristique de la convexité.
III. Les cinq modes de raisonnement
Pour infirmer une proposition universelle, un seul cas suffit. Pour montrer qu'une fonction continue n'est pas nécessairement dérivable, la fonction valeur absolue en tranche la question.
Lorsque le traitement dépend d'une situation, on découpe en cas couvrant toutes les possibilités : signe d'un paramètre, position par rapport à une valeur charnière, parité d'un entier.
Démontrer « » revient à démontrer « (non ) (non ) ». Cette version est parfois bien plus simple à établir, notamment lorsque la négation de fournit une écriture exploitable.
On suppose la proposition fausse et on en tire une contradiction. C'est le raisonnement utilisé pour établir l'irrationalité de .
Pour une propriété dépendant d'un entier , on vérifie l'initialisation au premier rang, puis l'hérédité, c'est-à-dire le passage du rang au rang , avant de conclure.
C'est le seul mode de raisonnement réellement nouveau en Terminale, et il est très fréquemment demandé au baccalauréat.
Une récurrence dont l'hérédité n'utilise pas l'hypothèse de récurrence est suspecte : soit la propriété se démontre directement, soit le raisonnement comporte une faille.
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