TD 1 Arithm´etique : logique, ensembles
Exercice 1. Soit Iun intervalle non vide de Ret f:IRune fonction d´efinie sur I. Exprimer les
n´egations des assertions suivantes :
1) xI, f(x)6= 0
2) yR,xI, f(x) = y
3) MR,xI, |f(x)| ≤ M
4) x, y I, x yf(x)f(y)
5) x, y I, f(x) = f(y)x=y
6) xI, f(x)>0x0
Exercice 2. Mˆeme contexte que l’exercice pr´ec´edent : soit f:IR. Exprimer `a l’aide de quantifica-
teurs, les assertions suivantes :
1) La fonction fs’annule
2) fn’est pas une fonction constante
3) fne prend jamais deux fois la mˆeme valeur
4) fne peut s’annuler qu’une fois
5) fadmet un minimum
Exercice 3. Soient A, B deux parties d’un ensemble E. D´eterminer une condition n´ecessaire et suffi-
sante sur A, B pour que l’´equation
AX=B
admette une solution X∈ P(X).
Mˆeme question pour l’´equation AX=B, et A4X=B.
Exercice 4. Fonctions caract´eristiques :
Rappel. Soit Eun ensemble, A∈ P(E). La fonction caract´eristique de Aest la fonction
χA:
E→ {0,1}
x7→ 1 si xA
x7→ 0 si x6∈ A
Soient A, B deux parties de E. On note χAet χBleurs fonctions caract´eristiques respectives. Montrer
que : 1χA;χAχB;χA+χBχAχB; sont les fonctions caract´eristiques de trois ensembles (d´ependant
de Aet B) que l’on d´eterminera.
Indication : On pourra montrer d’abord que si fest une fonction d´efinie sur E`a valeurs dans {0,1},
il existe un ensemble D={xE, f(x) = 1} ⊂ Edont fest la fonction caract´eristique.
Exercice 5. Un peu de topologie :
B(a, r) est le disque dans le plan R2de centre aet de rayon r. 0 est (bien sˆur) le point (0,0) de R2.
D´ecrire les ensembles suivants :
A=\
r>0
B(0, r) et B=[
r>0
B(0, r)
Exercice 6. D´ecrire P(P({a})), o`u aest un ´el´ement.
Exercice 7. Soit E, F deux ensembles et f:EFune application. Montrer :
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1) fest injective ⇔ ∃g:FE, g f=IdE
2) (tr`es, tr`es difficile) fest surjective ⇔ ∃g:FE, f g=IdF
3) Soit h:FEtelle que fh=IdF; montrer qu’alors fest surjective et hest injective.
Exercice 8. Soit E, F deux ensembles, f:EFune application. Soit
Φf:P(F)→ P(E)
B7→ f1(B) = {xE, f(x)B}
1) erifier que Φfest bien une application
2) Que vaut Φf(F) ? Φf() ?
3) Montrer que si fest injective, alors Φfest surjective.
Indication : on pourra (pour montrer 3) remarquer qu’on a toujours Bf1(f(B)), et que
fest injective ⇔ ∀BF, B =f1(f(B))
Exercice 9. Soit Eun ensemble, A, B Edeux sous-ensembles de E, et Φ : P(E)→ P(A)× P(B)
X7→ (XA, X B).
Montrer que Φ est injective si et seulement si AB=E.
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