2 TH ´
EORIE DES ENSEMBLES FONDEMENTS – 3
EXERCICE 4
Pr´eciser si les assertions suivantes sont vraies ou fausses, puis donner leur n´egation.
1. ∃x∈R,∀y∈R, x +y > 0.
2. ∀x∈R,∃y∈R, x +y > 0.
3. ∀x∈R,∀y∈R, x +y > 0.
4. ∃x∈R,∀y∈R, y2> x.
EXERCICE 5
Soient f, g deux fonctions de Rdans R. Traduire avec les quantificateurs les expressions suivantes.
1. fest major´ee ;
2. fest born´ee ;
3. fest paire ;
4. fest impaire ;
5. fne s’annule jamais ;
6. fest p´eriodique ;
7. fest croissante.
2 Th´eorie des ensembles
La notion 00 d’ensemble00 est fondamentale en math´ematiques, et ne peut ˆetre d´efinie `a partir d’autres notions.
La th´eorie des ensembles montre l’existence des ensembles finis et donc des nombres entiers ; cependant
l’ensemble de tous les entiers Nest axiomatique, appel´e axiome de l’infini. A partir de ces ensembles on
construit tous les ensembles connus.
2.1 Ensembles
Ensembles et ´el´ements. On d´efinit un ensemble comme ´etant une famille d’objets. On note les ensembles
par des accolades : {x/A(x)}ou {x, A(x)}ou {x:A(x)}, o`u A(x) est une assertion qui d´epend de x. Cela
signifie : 00 l’ensemble des xtels que A(x) est vraie00 . Les objets xv´erifiant A(x) sont appel´es ´el´ements de l’
ensemble. L’appartenance d’un ´el´ement x`a un ensemble Ese note x∈E. On peut noter aussi les ensembles
par leur nom, quand celui-ci est connu (comme l’ensemble des r´eels, not´e R). Mais on peut donner aussi
toute la collection d’objets, sans en donner les propri´etes (dans le cas o`u les ensembles sont finis biensur).
En g´en´eral on note les ensembles par des lettres majuscules et les ´el´ements par des minuscules : E1={a},
E2={1,2,3},E3={x:x+ 1 <0}; alors 2 ∈E2.
On appelle ensemble vide, l’ensemble qui ne contient aucun ´el´ement, et on le note ∅.
Sous-ensembles. Un sous-ensemble Bd’un ensemble Aest alors une famille d’objets d´ej`a contenus dans
A. On note 00 B sous ensemble de A00 par le symbole : B⊂A. On dit que Best inclus dans A. Par d´efinition
a∈Asi et seulement si {a} ⊂ A, par exemple {1,2}⊂{1,2,4}car 1 ∈ {1,2,4}et 2 ∈ {1,2,4}.
En pratique : Pour montrer l’inclusion de A dans B, il faut montrer que chaque ´el´ements de A est dans B,
si Aest non-vide. L’ensemble vide est inclu dans tout ensemble.
Notations : La non-inclusion et la non-appartenance se notent respectivement par les symboles 6⊂ et 6∈.
Attention : les notions d’objets et d’ensembles, d’inclusion et d’appartenance sont des notions diff´erentes ;
par exemple, soit A={1,2},{0,1,2}un ensemble form´e d’ensemble, et B={0,1,2}. Alors :
B est un ´el´ement de A.
0∈Bmais 0 /∈A, donc B∈Amais B6⊂ A.
B est l’ensemble form´e des ´el´ements 0,1,2 et {B}est l’ensemble form´e de l’ensemble B.
Si C={1,2}alors A={B, C}.
Deux ensembles sont ´egaux si et seulement si ils ont les mˆemes ´el´ements. On note deux ensembles Aet B
´egaux par A=Bet cela signifie que A⊂Bet B⊂A.
Ensemble des parties. Comme dans l’exemple ci-dessus, on peut construire `a partir d’un ensemble A,
l’ensemble de ses parties, not´e P(A), form´e de tous les sous-ensembles de A.
Compl´ementaire. Si Best un sous-ensemble de A, on d´efinit, et on note A−B, le compl´ementaire de B
dans Apar A−B={x∈A:x6∈ B}. Ce sont les ´el´ements de Aqui ne sont pas dans B. On le note aussi
B. On a ∅=Aet A=∅.
EXERCICE 6
Daniel Matignon, Camille Pl´enat et Elaine Pratt Universit´e de Marseille-Provence