Vocabulaire ensembliste et logique
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Exercice 1
FacileOn considère les ensembles , et l'ensemble de référence .
- Déterminer et .
- Déterminer le complémentaire de dans .
- Compléter par ou : \quad ; \quad \quad ; \quad .
- Est-il vrai que ? Justifier.
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L'intersection est l'ensemble des éléments communs ; la réunion regroupe tous les éléments ; le complémentaire de dans contient les éléments de qui ne sont pas dans .
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- Les éléments communs : . La réunion : .
- .
- \quad ; \quad \quad ; \quad .
- Oui : et , donc tout élément de appartient à , ce qui signifie .
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Exercice 2
FacileSoit la proposition : \guillemotleft\ Pour tout réel , . \guillemotright
- Écrire à l'aide du quantificateur .
- Écrire la négation de à l'aide d'un quantificateur.
- La proposition est-elle vraie ? Sa négation est-elle vraie ?
- Écrire avec des quantificateurs la proposition \guillemotleft\ Il existe un réel dont le carré vaut \guillemotright, et dire si elle est vraie.
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La négation de \guillemotleft\ \guillemotright\ est \guillemotleft\ \guillemotright.
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- .
- Négation : .
- est vraie (un carré est toujours positif ou nul). Sa négation est donc fausse.
- . Elle est vraie : (ou ) convient.
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Exercice 3
FacileOn donne les intervalles et .
- Déterminer et .
- Déterminer le complémentaire de dans .
- Traduire l'appartenance par un encadrement de .
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L'intersection de deux intervalles est constituée des réels appartenant aux deux à la fois. Attention aux crochets ouverts/fermés.
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- (réels à la fois dans et dans ). .
- .
- .
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Exercice 4
FacileSoient les fonctions et définies sur .
- Calculer et .
- A-t-on ? Justifier.
- Calculer .
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Par définition : on applique d'abord , puis .
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- . .
- Non : par exemple pour , et . Un contre-exemple suffit à montrer que (la composition n'est pas commutative).
- .
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Réciproque et contraposée
MoyenOn considère la proposition, pour un entier naturel : \guillemotleft\ Si est pair, alors est pair. \guillemotright
- Énoncer la réciproque de cette implication. Est-elle vraie ?
- Énoncer la contraposée. Est-elle équivalente à la proposition de départ ?
- Démontrer la proposition de départ.
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La contraposée de \guillemotleft\ \guillemotright\ est \guillemotleft\ non non \guillemotright, et lui est toujours équivalente. Un entier pair s'écrit .
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Récurrence sur une somme d'entiers
MoyenDémontrer par récurrence que, pour tout entier naturel ,
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Vérifier l'initialisation pour , supposer la propriété vraie au rang (hypothèse de récurrence) puis la démontrer au rang en ajoutant .
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Condition nécessaire et suffisante
MoyenSoit un réel. On étudie la proposition : \guillemotleft\ \guillemotright.
- La proposition \guillemotleft\ \guillemotright\ est-elle une condition nécessaire de \guillemotleft\ \guillemotright ? une condition suffisante ? Justifier.
- Déterminer une condition nécessaire et suffisante, portant sur , pour que .
- Résoudre par disjonction des cas l'équation .
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\guillemotleft\ suffisante pour \guillemotright\ signifie ; \guillemotleft\ nécessaire pour \guillemotright\ signifie .
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Exercice 8
DifficileOn veut démontrer que est irrationnel, c'est-à-dire que .
- On raisonne par l'absurde : on suppose que avec entiers naturels non nuls, la fraction étant irréductible. Montrer qu'alors .
- En déduire que est pair, puis que est pair.
- Conclure sur l'absurdité et donc sur la nature de .
On rappelle : un entier dont le carré est pair est lui-même pair.
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Exercice 9
DifficileSoit définie par .
- Montrer que est injective : .
- Montrer que est surjective : .
- En déduire que est une bijection de sur et déterminer sa réciproque .
- Vérifier que .
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