22/09/2013
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1. Notions de Logique
Considérons la situation suivante:
Deux étudiants Salim et Rachid veulent travailler ensemble à la
bibliothèque le lendemain de leur rencontre. Rachid dit à Salim:
« s’il pleut, je ne viendrai pas ». Salim lui répond: « Ok ». Il n’a
pas plu mais Rachid n’est pas venu, donc Salim s’est fâché,
considérant que Rachid a manqué à sa parole. Rachid, a-t-il
vraiment manqué à sa parole?
Cette situation est une des ambiguïtés du langage courant (qui
crée d’énormes problèmes entre les gens!) que la logique par
son langage rigoureux permet d’éviter.
D’autre part, si une question se pose, donner une réponse,
n’avance à rien si celle-ci n’est pas justifiée. C’est par une
démarche logique, un raisonnement ou une démonstration, que
la réponse est jugée vraie (juste) ou fausse.
C’est donc par les moyens que donne la logique, qu’il est
possible de construire un raisonnement mathématique
rigoureux.
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1. Notions de Logique
1) Mots Mathématiques
En plus des termes primitifs, ou mots du langage courant avec le sens
courant, il existe des mots spécifiques aux mathématiques:
Une assertion est un énoncé qui prend une seule des 2 valeurs logiques:
soit vrai, soit faux. Exemples: « 1=0 » est une assertion fausse;
" " est une assertion vraie; " " n’est pas une assertion.
Un axiome est un énoncé qu’on ne peut pas démontrer parce qu’ils
sont les premiers, ils sont vrais par convention. Exemple, les axiomes
d’Euclide.
Les énoncés qui se démontrent, sont classés selon leur importance:
•un théorème est une assertion vraie déduite d’autres assertions déjà
connus en utilisant les seules règles de la logique au moyen d’une
démonstration. Il s’agit en général d’un résultat important à retenir ;
•un lemme est un résultat préalable utile pour démontrer un théorème;
•un corollaire est une conséquence importante d’un théorème ;
•une proposition est une assertion jugée vraie ou fausse sans
ambiguïté, par une démonstration facile. Une proposition est moins
importante qu’un théorème.
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1. Notions de Logique
2) Symboles mathématiques de base
A. Le quantificateur universel et le quantificateur existentiel :
Si, pour toute valeur de la variable x d’un ensemble E, la proposition P
est vraie (vérifiée), on écrira: .
S’il existe au moins une valeur de la variable telle que la proposition P
soit vérifiée, on écrira: .
Exemples: Soit les propositions suivantes contenant la variable x réelle:
Pour dire si ces propositions sont vraies ou fausse en utilisant les
quantificateurs, on écrira:
ou
B. Égalité « = »:
« a = b » veut dire « a désigne le même élément que b ».
Par abus de langage, on dit « a égal b ».
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.xx:C(x)1);x(xxx:B(x)0;1x:A(x) 22 1
vraieque tel11 A(x) ,-x
fausse. simplementou vraie C(x)x,B(x);x,B(x)x,
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3) Connecteurs (ou opérateurs) logiques
Connecteurs logiques opérations entre propositions
formalisme mathématique
A. Négation: La négation de P, notée ou « non P » ou , est la
proposition qui est vraie si P est fausse et fausse si P est vraie.
Exemples: P: «x est pair », : « x impair»; Q: « a = b », non Q: «a ≠ b»
H: « », non H: « ».
B. Conjonction « et »: « P et Q » veut dire P est vraie et Q est vraie en
même temps. Notation de « et » :
C. Disjonction « ou »: « P ou Q » indique que l’une au moins, des deux
propositions est vraie, (mais, P et Q faux en même temps: impossible)
donc le sens cumulatif du « ou »se traduit par l’une des expressions:
1) P vraie, Q faux; 2) Q vraie, P faux; 3) P et Q vraies.
On peut aussi résumer avec un tableau de vérité:
valeurs de « P ou Q » en vert
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1. Notions de Logique
3) Connecteurs (ou opérateurs) logiques (suite)
D. Implication: une relation entre deux propositions (ou entre deux
ensembles de propositions): « P et Q » , qui veut dire
« si P est vraie, alors Q est vraie ».
On note P Q; on dit: P implique Q ou P entraine Q.
L’énoncé verbal d’une implication constitue un théorème:
P hypothèse et Q conclusion;
on peut aussi énoncer:
Pour que P soit vraie, il faut que Q soit vraie;
Q est une condition nécessaire de P.
Pour que Q soit vraie, il suffit que P soit vraie;
P est une condition suffisante de Q.
L’implication est transitive i.e. Si P, Q et A sont trois propositions, les
hypothèses P Q et Q A entrainent P A.
L’implication n’est pas tjs symétrique i.e. P Q n’entraine pas tjs Q P.
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1. Notions de Logique
3) Connecteurs (ou opérateurs) logiques (suite)
E. Équivalence: Si P Q et Q P, on a une équivalence logique.
On note: et on énonce : P est équivalente à Q .
On peut aussi énoncer:
Pour que P soit vraie, il faut et il suffit que Q soit vraie;
P est vraie si et seulement si Q soit vraie;
Le symbole s’utilise aussi dans le cas d’une définition, on note cette
équivalence verbale:
4) Méthodes de raisonnement ou de démonstration
opérations logiquesméthodes de raisonnement ou de démonstration.
But: Montrer l’implication H C.
A. Démonstration directe: déduire logiquement C de H, en se basant
sur la transitivité de l’implication (raisonnement déductif).
B. Substitution par une ou des propositions équivalentes.
C. Cas par cas. Exemple: Montrez que
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