Chapitres de Terminale

Vocabulaire ensembliste et logique

  1. 1

    Exercice 1

    Facile

    On considère les ensembles A={1,2,3,4,5}A = \{1, 2, 3, 4, 5\}, B={2,4,6,8}B = \{2, 4, 6, 8\} et l'ensemble de référence E={1,2,3,4,5,6,7,8}E = \{1,2,3,4,5,6,7,8\}.

    1. Déterminer ABA \cap B et ABA \cup B.
    2. Déterminer le complémentaire A\overline{A} de AA dans EE.
    3. Compléter par \in ou \notin : 3  A3 \ \ldots\ A \quad ; \quad 6  A6 \ \ldots\ A \quad ; \quad 8  B8 \ \ldots\ B.
    4. Est-il vrai que {2,4}A\{2, 4\} \subset A ? Justifier.
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    L'intersection est l'ensemble des éléments communs ; la réunion regroupe tous les éléments ; le complémentaire de AA dans EE contient les éléments de EE qui ne sont pas dans AA.

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    1. Les éléments communs : AB={2,4}A \cap B = \{2, 4\}. La réunion : AB={1,2,3,4,5,6,8}A \cup B = \{1,2,3,4,5,6,8\}.
    2. A=EA={6,7,8}\overline{A} = E \setminus A = \{6, 7, 8\}.
    3. 3A3 \in A \quad ; \quad 6A6 \notin A \quad ; \quad 8B8 \in B.
    4. Oui : 2A2 \in A et 4A4 \in A, donc tout élément de {2,4}\{2,4\} appartient à AA, ce qui signifie {2,4}A\{2,4\} \subset A.
  2. 2

    Exercice 2

    Facile

    Soit la proposition PP : \guillemotleft\ Pour tout réel xx, x20x^2 \geq 0. \guillemotright

    1. Écrire PP à l'aide du quantificateur \forall.
    2. Écrire la négation de PP à l'aide d'un quantificateur.
    3. La proposition PP est-elle vraie ? Sa négation est-elle vraie ?
    4. Écrire avec des quantificateurs la proposition \guillemotleft\ Il existe un réel dont le carré vaut 22 \guillemotright, et dire si elle est vraie.
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    La négation de \guillemotleft\ x, Q(x)\forall x, \ Q(x) \guillemotright\ est \guillemotleft\ x, non Q(x)\exists x, \ \text{non } Q(x) \guillemotright.

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    1. P:xR, x20P : \forall x \in \mathbb{R}, \ x^2 \geq 0.
    2. Négation : xR, x2<0\exists x \in \mathbb{R}, \ x^2 < 0.
    3. PP est vraie (un carré est toujours positif ou nul). Sa négation est donc fausse.
    4. xR, x2=2\exists x \in \mathbb{R}, \ x^2 = 2. Elle est vraie : x=2x = \sqrt{2} (ou 2-\sqrt{2}) convient.
  3. 3

    Exercice 3

    Facile

    On donne les intervalles I=[2;3]I = [-2\,;3] et J=]1;5]J = \left]1\,;5\right].

    1. Déterminer IJI \cap J et IJI \cup J.
    2. Déterminer le complémentaire de II dans R\mathbb{R}.
    3. Traduire l'appartenance xIJx \in I \cap J par un encadrement de xx.
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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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    1. IJ=]1;3]I \cap J = \left]1\,;3\right] (réels à la fois dans [2;3][-2\,;3] et dans ]1;5]]1\,;5]). IJ=[2;5]I \cup J = [-2\,;5].
    2. I=];2[]3;+[\overline{I} = \left]-\infty\,;-2\right[ \cup \left]3\,;+\infty\right[.
    3. xIJ    1<x3x \in I \cap J \iff 1 < x \leq 3.
  4. 4

    Exercice 4

    Facile

    Soient les fonctions f:x2x+1f : x \mapsto 2x + 1 et g:xx2g : x \mapsto x^2 définies sur R\mathbb{R}.

    1. Calculer (gf)(x)(g \circ f)(x) et (fg)(x)(f \circ g)(x).
    2. A-t-on gf=fgg \circ f = f \circ g ? Justifier.
    3. Calculer (gf)(1)(g \circ f)(1).
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    Par définition (gf)(x)=g(f(x))(g \circ f)(x) = g\big(f(x)\big) : on applique d'abord ff, puis gg.

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    1. (gf)(x)=g(2x+1)=(2x+1)2=4x2+4x+1(g \circ f)(x) = g(2x+1) = (2x+1)^2 = 4x^2 + 4x + 1. (fg)(x)=f(x2)=2x2+1(f \circ g)(x) = f(x^2) = 2x^2 + 1.
    2. Non : par exemple pour x=1x=1, (gf)(1)=9(g\circ f)(1) = 9 et (fg)(1)=3(f\circ g)(1) = 3. Un contre-exemple suffit à montrer que gffgg \circ f \neq f \circ g (la composition n'est pas commutative).
    3. (gf)(1)=(2×1+1)2=32=9(g \circ f)(1) = (2\times 1 + 1)^2 = 3^2 = 9.
  5. 5

    Réciproque et contraposée

    Moyen

    On considère la proposition, pour un entier naturel nn : \guillemotleft\ Si nn est pair, alors n2n^2 est pair. \guillemotright

    1. Énoncer la réciproque de cette implication. Est-elle vraie ?
    2. Énoncer la contraposée. Est-elle équivalente à la proposition de départ ?
    3. Démontrer la proposition de départ.
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    La contraposée de \guillemotleft\ ABA \Rightarrow B \guillemotright\ est \guillemotleft\ non BB \Rightarrow non AA \guillemotright, et lui est toujours équivalente. Un entier pair s'écrit n=2kn = 2k.

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  6. 6

    Récurrence sur une somme d'entiers

    Moyen

    Démontrer par récurrence que, pour tout entier naturel n1n \geq 1,

    1+2+3++n=k=1nk=n(n+1)2.1 + 2 + 3 + \cdots + n = \sum_{k=1}^{n} k = \frac{n(n+1)}{2}.
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    Vérifier l'initialisation pour n=1n=1, supposer la propriété vraie au rang nn (hypothèse de récurrence) puis la démontrer au rang n+1n+1 en ajoutant n+1n+1.

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  7. 7

    Condition nécessaire et suffisante

    Moyen

    Soit xx un réel. On étudie la proposition : \guillemotleft\ x2=4x^2 = 4 \guillemotright.

    1. La proposition \guillemotleft\ x=2x = 2 \guillemotright\ est-elle une condition nécessaire de \guillemotleft\ x2=4x^2 = 4 \guillemotright ? une condition suffisante ? Justifier.
    2. Déterminer une condition nécessaire et suffisante, portant sur xx, pour que x2=4x^2 = 4.
    3. Résoudre par disjonction des cas l'équation x=2|x| = 2.
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    \guillemotleft\ AA suffisante pour BB \guillemotright\ signifie ABA \Rightarrow B ; \guillemotleft\ AA nécessaire pour BB \guillemotright\ signifie BAB \Rightarrow A.

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  8. 8

    Exercice 8

    Difficile

    On veut démontrer que 2\sqrt{2} est irrationnel, c'est-à-dire que 2Q\sqrt{2} \notin \mathbb{Q}.

    1. On raisonne par l'absurde : on suppose que 2=pq\sqrt{2} = \dfrac{p}{q} avec p,qp, q entiers naturels non nuls, la fraction étant irréductible. Montrer qu'alors p2=2q2p^2 = 2q^2.
    2. En déduire que pp est pair, puis que qq est pair.
    3. Conclure sur l'absurdité et donc sur la nature de 2\sqrt{2}.

    On rappelle : un entier dont le carré est pair est lui-même pair.

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  9. 9

    Exercice 9

    Difficile

    Soit f:RRf : \mathbb{R} \to \mathbb{R} définie par f(x)=3x5f(x) = 3x - 5.

    1. Montrer que ff est injective : (a,b)R2, f(a)=f(b)a=b\forall (a,b) \in \mathbb{R}^2, \ f(a) = f(b) \Rightarrow a = b.
    2. Montrer que ff est surjective : yR, xR, f(x)=y\forall y \in \mathbb{R}, \ \exists x \in \mathbb{R}, \ f(x) = y.
    3. En déduire que ff est une bijection de R\mathbb{R} sur R\mathbb{R} et déterminer sa réciproque f1f^{-1}.
    4. Vérifier que f1f=idRf^{-1} \circ f = \mathrm{id}_{\mathbb{R}}.
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