TD — Logique, ensembles et applications
Chapitre 01
ECS1 (1re année) — TD du Chapitre 01. Connecteurs, quantificateurs, raisonnements, injections, surjections, bijections.
Exercice 1
Soient P et Q deux propositions. Écrire la négation des propositions suivantes :
- P \wedge Q
- P \vee Q
- P \Rightarrow Q
- P \Leftrightarrow Q
Indication : Utiliser les lois de De Morgan et l’équivalence P \Rightarrow Q \iff \neg P \vee Q.
Exercice 2
Nier les propositions suivantes :
- \forall x \in \mathbb{R},\; x^2 \geq 0
- \exists x \in \mathbb{R},\; x^2 = -1
- \forall x \in \mathbb{R},\; \exists y \in \mathbb{R},\; y > x
- \exists M > 0,\; \forall x \in \mathbb{R},\; |f(x)| \leq M
Exercice 3
Montrer par récurrence que pour tout n \in \mathbb{N}^* : 1 + 2 + \cdots + n = \frac{n(n+1)}{2}.
Exercice 4
Montrer par récurrence que pour tout n \in \mathbb{N} : 2^n \geq n + 1.
Exercice 5
Montrer par contraposée que si n^2 est pair, alors n est pair.
Exercice 6
Montrer par l’absurde que \sqrt{2} \notin \mathbb{Q}.
Indication : Supposer \sqrt{2} = \frac{p}{q} avec p et q premiers entre eux.
Exercice 7
Soient A, B et C trois parties d’un ensemble E. Montrer :
- A \cap (B \cup C) = (A \cap B) \cup (A \cap C)
- A \cup (B \cap C) = (A \cup B) \cap (A \cup C)
- A \setminus (B \cup C) = (A \setminus B) \cap (A \setminus C)
- A \setminus (B \cap C) = (A \setminus B) \cup (A \setminus C)
Exercice 8
Soit f : \mathbb{R} \to \mathbb{R} définie par f(x) = 2x - 3.
- Montrer que f est injective.
- Montrer que f est surjective.
- En déduire que f est bijective.
- Déterminer sa bijection réciproque.
Exercice 9
Soit g : \mathbb{R} \to \mathbb{R} définie par g(x) = x^2.
- g est-elle injective ?
- g est-elle surjective ?
- Montrer que g : [0,+\infty[ \to [0,+\infty[ est bijective.
- Déterminer sa bijection réciproque.
Exercice 10
Soit f : E \to F une application. Montrer que f est injective si et seulement si pour tout A \subset E, f^{-1}(f(A)) = A.