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Application/Injection/Surjection - Prépa ENS

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ENS1D2
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Application/Injection/Surjection - Prépa ENS

par ENS1D2 » 02 Nov 2011, 20:14

Bonsoir !

Je suis en 1ere année de Prépa ENS option D2 (éco gestion).
J'ai un DM qui me pose un problème, sur un exercice concernant les applications ainsi que les injections/surjections/bijections...

Voici l'énoncé:

Image

Partie A:
1) X inter A = Y inter B
X inter A U B = Y inter A U B
or A U B = E d'où X inter E = Y inter E soit X=Y.

2) Si AUB=E, on a montré que X inter A = Y inter A implique X=Y.
On en déduit que pour X inter B = Y inter B, on a aussi X=Y.
Ce qui donne: Si AUB=E, (X inter A, X inter B) = (Y inter A, Y inter B) si et seulement si X=Y
L'application est donc injective.

3) a) Si AUB =/= E, A et B appartenant à P(E), il existe au moins un {x} appartenant à E tel que {x] n'appartient pas à AUB, c'est à dire {x} n'appartient pas à A et {x} n'appartient pas à B.
Si {x} n'appartient pas à A, {x} inter A = ensemble vide
Même raisonnement pour {x} inter B.

b) Si AUB =/= E, on a {x} inter A = ensemble vide, et {x} inter B = ensemble vide
Si X inter A = Y inter A
X inter A inter {x} = Y inter A inter {x}
Soit X inter 0 = Y inter 0
0 = 0
X peut être différent de Y, donc X inter A = Y inter A n'implique pas X=Y
Même raisonnement avec X inter B = Y inter B
Donc l'application n'est pas injective.

4) Il faut que AUB=E

Cette première partie vous paraît-elle correcte ? Mon gros problème c'est le 1 de la partie B (et celle qui suit, la conclusion me semble "simple").

Je pose la définition de la surjectivité: une application de E vers F est surjective si quelque soit y appartient à F, il existe au moins un x appartenant à E tel que y=f(x). Mais ici je n'arrive pas à transposer cette définition à l'application...L'ensemble d'arrivée est E non ?
Aussi, puisque A inter B = 0, les ensembles sont disjoints et j'ai pensé à faire deux cas: Le cas où AUB = E et le cas où AUB =/= E
Mais dans ces deux cas là, je bloque, je ne vois pas ce que je peux démontrer et surtout d'où partir...

Merci d'avance !



Doraki
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par Doraki » 02 Nov 2011, 20:39

une application f de E vers F est surjective si quelque soit y appartient à F, il existe au moins un x appartenant à E tel que y=f(x).

Toi tu as une application ;) de P(E) vers P(A)xP(B).

Donc tu remplaces E par P(E), F par P(A)xP(B), et f par ;) dans la définition pour pouvoir l'appliquer.
Ensuite pour chaque y possible tu expliques si un tel x existe ou non.

ENS1D2
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par ENS1D2 » 02 Nov 2011, 21:17

Merci, mais en fait j'ai du mal à comprendre l'application.
Est-ce qu'il faut la comprendre par "A tout ensemble X appartenant à P(E) l'application associe X inter A et X inter B" ou plutôt "A tout ensemble X appartenant à P(E), l'application associe X inter A ou X inter B" ?

Je prends y appartient à P(A) x P(B) ; cela signifie que y appartient à A, ou y appartient à B, ou y appartient à A inter B, soit ici y appartient à l'ensemble vide.

- Si y appartient à A, cela signifie qu'il existe x appartient à E tel que y = x inter A ?
- Si y appartient à B, il existe x appartenant à E tel que y = x inter B ?
- Si y appartient à 0, il existe x appartenant à E tel que y= x inter A, x inter B = 0 ? (Cas du 3a de la partie A..non ?)

J'ai vraiment pas l'habitude des applications autre que les fonctions :mur:

ENS1D2
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par ENS1D2 » 03 Nov 2011, 17:48

Personne d'autres qui aurait une piste ou qui pourrait tenter de m'expliquer cette application ? :s

Sylviel
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par Sylviel » 03 Nov 2011, 17:51

Non l'application associe à un ensemble X un couple d'ensemble.
Merci de répondre aux questions posées, ce sont des indications pour vous aider à résoudre vos exercices.

ENS1D2
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par ENS1D2 » 03 Nov 2011, 19:33

Mh donc si l'un des deux ensembles est l'ensemble nul cela n'a pas d'importance ?

Du coup je dirais que si AUB =/= E, quelque soit (X inter A, X inter B) dans P(A)xP(B) il existe X appartenant à E tel que l'application de X soit (X inter A, X inter B), puisque tous les ensembles, même l'ensemble vide, admettent au moins un antécédent.

De même, si AUB = E, tous les ensembles donnés par l'application existent puisque A et B sont certes disjoints mais forment E. Ici aussi tous les ensemble, même l'ensemble vide admettent au moins un antécédent...

Puisque tous les ensembles donnés par l'application ont au moins un antécédent, l'application est surjective...?

Mais je vois pas le rapport avec A inter B = 0 : /

Doraki
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par Doraki » 03 Nov 2011, 19:41

Tu dois montrer que quelque soit le couple d'ensembles (C,D) dans P(A) x P(B),
(c'est à dire quelque soit C de P(A) et quelque soit D de P(B)), il existe un X de P(E) tel que ;)(X) = (C,D) (c'est à dire tel que X inter A = C et Y inter B = D).

Moi je comprends pas ta preuve "puisque tous les ensembles, même l'ensemble vide, admettent au moins un antécédent."
antécédent par quoi ? ensembles inclus dans quoi ?

Si tu as l'impression que c'est toujours vrai sans devoir supposer A inter B = vide, ben regarde en détail l'exemple le plus simple possible où A inter B n''est pas vide.
Par exemple prend E = A = B = {0}.
Puis liste les éléments de P(E), de P(A)xP(B), et dis pour chaque élément de P(E) quel est son image par ;) dans P(A)xP(B). Est-ce que ;) est surjective ?

ENS1D2
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par ENS1D2 » 03 Nov 2011, 19:57

antécédent par quoi ? ensembles inclus dans quoi ?


Si X est inclus totalement dans A, alors X inter A existe, et X inter B = ensemble vide
Si X est inclus totalement dans B, alors X inter B existe, et X inter A = ensemble vide
Si X est inclus partiellement dans A et dans B, les deux ensembles d'arrivée existent.

Donc quelque soit (C,D) dans P(A) x P(B) il existe X dans E tel que ;)(X) = (C,D)


Est-ce que ;) est surjective ?


Si je liste les éléments, ça me donne ça:
P(E) = {0}, {ensemble vide}
P(A) x P(B) = {0}, {ensemble vide}

Soit, ;)(0) = ( {0}, {0} )
Et ;)(ensemble vide} = ( {ensemble vide}, {ensemble vide})

Mais si ;)(X) = ({0}, {ensemble vide}), il n'y a pas aucun X appartenant à P(E) qui vérifie l'application donc non l'application n'est pas surjective.
(D'ailleurs, puisque c'est un contre-exemple, cela suffit pour répondre à la question 2 non ?)

Doraki
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par Doraki » 03 Nov 2011, 20:08

ENS1D2 a écrit:P(E) = {0}, {ensemble vide}
ok
P(A) x P(B) = {0}, {ensemble vide}

non.
"x" désigne le produit cartésien (va voir wikipedia si tu connais pas).
Un élément de P(A) x P(B) est un couple (c,d) où c est un élément de P(A) et d est un élément de P(B).

J'ai l'impression que tu confonds avec la réunion de P(A) et P(B).

D'ailleurs la suite est juste. Par exemple tu dis correctement que ;)(vide) = (vide,vide) alors que (vide,vide) n'est pas dans ta liste des éléments de P(A) x P(B). Ca ne t'a pas troublé plus que ça ?


Enfin ce n'est pas une preuve de la question 2, vu qu'on te demande de montrer que pour tout E et pour toutes parties A et B de E, Si A inter B est non vide alors ;) n'est pas surjective.
Là tu l'as fait juste pour un exemple particulier de E,A,B.

ENS1D2
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par ENS1D2 » 03 Nov 2011, 20:22

Ah effectivement j'ai confondu avec la réunion.

Donc P(A) x P(B) = ( {0}, {ensemble vide}), ({ensemble vide}, {0}), ({0}, {0}) et ({vide},{vide}).

J'ai compris l'erreur, merci !

Mais pour en revenir à la 1, est-ce que je suis sur la piste ou non ?

Doraki
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par Doraki » 03 Nov 2011, 20:31

Si X est inclus totalement dans A, alors X inter A existe, et X inter B = ensemble vide

euh oui mais tu n'as pas besoin de supposer que X est inclus dans A pour dire que X inter A existe.
X inter A existe toujours.
Si X est inclus partiellement dans A et dans B
je ne sais pas ce que ça veut dire
les deux ensembles d'arrivée existent
je ne sais pas de quoi tu parles.

Donc quelque soit (C,D) dans P(A) x P(B) il existe X dans E tel que ;)(X) = (C,D)

Il n'y a aucun rapport entre ça et ce que t'as dit au-dessus.

Il faut prendre C et D quelconques et essayer de voir comment on pourrait bien imaginer ou construire un X tel que ;)(X) = (C,D).
Ensuite tu poses une définition de X en fonction de C et D, puis tu vérifies que le X que tu as défini est bien un antécédent de (C,D) par ;).

ENS1D2
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par ENS1D2 » 03 Nov 2011, 21:01

Hm...
J'ai vraiment du mal à imaginer des ensembles quelconques.
J'ai fait un cas pour essayer de mieux comprendre, où P(E) = {1}, {2}, {3}, {4}, {vide}
Ainsi P(A) = {1}, {2}, {vide}
Et P(B) = {3}, {4}, {vide}
On a donc A inter B = {vide}

Je fais ensuite P(A) x P(B) = ({1}, {3}), ({1}, {4}), ({1}, {vide})
({2}, {3}), ({2}, {4}), ({2}, {vide})
({vide}, {3}), ({vide}, [4}), ({vide}, {vide})

Et maintenant, si j'applique ;) à chaque élément de P(E), je ne trouve que 5 couples:
;)(1) = ({1}, {vide})
;)(2)=({2}, {vide})
;)(3)=({vide}, {3})
;)(4)=({vide}, {4})
;)(vide)=({vide}, {vide})

Il y a donc des valeurs de P(A) x P(B) pour lesquelles il y a un antécédent dans P(E), l'application n'est pas surjective...alors que les conditions sont réunies.
A moins que X étant un ensemble, je peux prendre l'ensemble X=(1,3) et trouver que ;)(X) = ({1}, {3}), et faire de même pour toutes les "valeurs manquantes" ? Dans ce cas là oui l'application est surjective..

Maintenant dans le cas général... :mur:

Doraki
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par Doraki » 03 Nov 2011, 21:29

ENS1D2 a écrit:Hm...
J'ai vraiment du mal à imaginer des ensembles quelconques.
J'ai fait un cas pour essayer de mieux comprendre,

très bien
où P(E) = {1}, {2}, {3}, {4}, {vide}

Nooonnnnnnn.

P(E) c'est l'ensemble des parties de E.
D'abord tu choisis un E.
Ensuite tu calcules P(E).
Ensuite tu choisis un A et un B. Ils doivent être inclus dans E, donc ça doit être des éléments de P(E).
Tu vérifies que tu les as choisis disjoints.
Ensuite tu calcules P(A) et P(B)

Il n'existe pas d'ensemble E tel que P(E) = {{1},{2},{3},{4},vide}.

ENS1D2
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par ENS1D2 » 03 Nov 2011, 21:31

Bah ? Les entiers naturels de 1 à 4 constituent bien un ensemble non ? :hein:

Doraki
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par Doraki » 03 Nov 2011, 21:31

Tu prends E = {1,2,3,4} ?

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par ENS1D2 » 03 Nov 2011, 21:48

Oui, et dans ce cas là P(E)...Argh. Dans ce cas là P(E) c'est les singletons mais aussi (1,2), (1,3), etc.. :hum:

Doraki
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par Doraki » 03 Nov 2011, 22:13

Ouais il y a beaucoup d'éléments de P(E). 16 en fait. Ca reste acceptable à énumérer.

ENS1D2
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par ENS1D2 » 05 Nov 2011, 16:49

(Désolé j'ai pas pu travailler dessus depuis j'ai eu quelques DS ces deux derniers jours :lol3: )

Donc.

E = {1,2,3,4}
P(E) = {1}, {2}, {3}, {4}, {vide}, {1,2}, {1,3}, {1,4}, {2,3}, {2,4}, {3,4}, {1,2,3}, {1,2,4}, {2,3,4}, {1,3,4}, {1,2,3,4}

A = {1, 2}
P(A) = {1}, {2}, {1,2}, {vide}
B = {3,4}
P(B) = {3}, {4}, {3,4}, {vide}

Quelque soit (C,D) avec C appartient à P(A) et D appartient à P(B) il existe bien un X appartenant à P(E) tel que ;)(X) = (C, D)
Donc l'application est surjective.

Bon maintenant faudrait que j'arrive à comprendre le cas général... :mur:

Doraki
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par Doraki » 05 Nov 2011, 20:42

Et sur cet exemple, la correspondance donnée par ;) entre P(E) et P(A)xP(B), ça ne te donne pas d'idée dans le cas général pour construire un antécédent de (C,D) ?

Par exemple si on prend C = ensemble vide, y'a pas un moyen très simple, pour une partie D de B quelconque, de construire un de ses antécedent par ;) ? un X tel que ;)(X) = (vide,D) ?

ENS1D2
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par ENS1D2 » 05 Nov 2011, 21:24

Mh, pour C = ensemble vide, je remarque que dans tous les cas, X=D.
Pareil pour D = ensemble vide, X=C.

Si C et D différent de l'ensemble vide, on peut retrouver X en faisant C U D, donc (X inter A) U (X inter B).
Si je développe, j'ai (X inter A) U (X inter B) = X inter (AUB) inter (XUB) inter (XUA) mais en développant trop je retombe sur mon inégalité de départ.
Déjà, avant de creuser un peu plus, est-ce que l'idée est là ? :id:

 

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