J´erˆome Dubois “Alg`ebre et Analyse ´el´ementaires”
2EnsemblesetApplications
2.1 La notion d’ensemble
1. La notion d’ensemble
(a) Nous donnons une notion intuitive d’ensemble comme ´etant une collection
Ed’objets a, b, c, . . . appel´es ´el´ements de Emunie d’une relation d’´egalit´e
et d’une relation d’appartenance :
–a=bexprime le fait que aet brepr´esentent le mˆeme objet de E,
–a!=best une abr´eviation de la n´egation de l’assertion “a=b”,
–a∈Eexprime que aest un objet ou ´el´ement de E,
–a!∈ Eest une abr´eviation de la n´egation de l’assertion “a∈E”.
(b) Exemples :
–Unebiblioth`equeestunensembledelivres;unlivre´etantluimˆemeun
ensemble de pages.
–Ilexisteunensemblenecontenantaucun´el´ement:c’estl’ensemble vide,
on le note ∅.
–Onparlevolontiersdel’ensembledespontsdeParis,ouencore de l’en-
semble des atomes de l’Univers, de l’ensemble des nombres entiers, de
celui des nombres entiers pairs etc... Mais attention, pour ´e v i t e r c e r t a i n s
paradoxes aberrants, un ensemble n’est jamais ´e l ´e m e n t d e l u i m ˆe m e ( p a -
radoxe de Russell, 1901). Une l’illustration c´el`ebre de ceparadoxeestle
paradoxe du barbier.
2. Inclusion et parties d’un ensemble
Soient E,F deux ensembles. On dit que Eest inclus dans F,etl’onnoteE⊂
F,lorsquetout´el´ementdeEest ´el´ement de F.AutrementditE⊂Fsi, et
seulement si, pour tout x,six∈E,alorsx∈F:
∀x, x ∈E⇒x∈F.
On dit encore que Eest une partie de F,ouqueEest un sous-ensemble de F.
Observons que l’ensemble vide ∅est contenu dans tout ensemble.
2.2 Des axiomes de la th´eorie des ensembles
1. Axiome d’extension.
Deux ensembles Eet Fsont ´egaux si, et seulement si, Eest inclus dans Fet F
est inclus dans E:
E=Fsi, et seulement si, E⊂Fet F⊂E.
2. Axiome des paires.
Soient a, b deux objets, {x|x=aou x=b}d´efinit un ensemble not´e {a, b}.
L’ensemble {a, a}est not´e {a}.
3. Axiome de s´election.
Soient Eun ensemble et P(x)un´enonc´e(proposition)d´ependantdelavariable
x,alorslaproposition“x∈Eet xv´erifie l’´enonc´e P(x)” d´efinit un ensemble
not´e {x∈E|P(x)}qui est une partie de E.
Exemples :
(a) si a∈E,ona{x∈E|x=a}={a}.L’ensemblevidequant`aluipouvant
s’´ecrire : {x∈E|x!=x}.
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