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Chapitre 011ère Année Baccalauréat Sciences Expérimentales
Notions de logique
Propositions, fonctions propositionnelles, connecteurs logiques, lois de De Morgan, quantificateurs (∀, ∃) et les 6 grands types de raisonnement mathématique (déductif, équivalence, disjonction des cas, contraposition, absurde et récurrence).
Partie A
∀x ∈ E, P(x) ⇒ Q(x)Propositions & Fonctions propositionnelles
1. Proposition mathématique
DéfinitionOn appelle **proposition** (ou assertion) un énoncé mathématique qui a un sens pouvant être soit **vrai** (noté ou ), soit **faux** (noté ou ), mais jamais les deux en même temps.
2. Fonction propositionnelle
DéfinitionUne **fonction propositionnelle** (ou prédicat) sur un ensemble est une expression mathématique contenant une ou plusieurs variables appartenant à . Lorsqu'on remplace chaque variable par un élément précis de , l'expression devient une proposition qui est soit vraie, soit fausse.
Partie B
∀x ∈ E, P(x) ⇒ Q(x)Opérations sur les propositions & Tables de vérité
1. Négation d'une proposition
DéfinitionLa **négation** d'une proposition , notée ou (lire « non »), est la proposition qui est **vraie** lorsque est fausse, et **fausse** lorsque est vraie.
| Proposition | Négation |
|---|---|
| (1) | (0) |
| (0) | (1) |
2. Conjonction (et) & Disjonction (ou)
DéfinitionSoient et deux propositions :
• La **conjonction** notée ou est **vraie uniquement si et sont toutes les deux vraies**.
• La **disjonction** notée ou est **fausse uniquement si et sont toutes les deux fausses**.
Lois de De Morgan (Négation de « et » / « ou »)
Propriété fondamentaleLa négation d'une conjonction est la disjonction des négations, et la négation d'une disjonction est la conjonction des négations :
3. Implication () & Équivalence ()
Définition• **L'implication** est par définition la proposition . Elle n'est **fausse que dans un seul cas : lorsque est vraie et est fausse**.
• **L'équivalence** est la proposition . Elle est vraie si et seulement si et ont la **même valeur de vérité**.
Réciproque, Contraposée et Négation de
Remarque importanteÀ partir d'une implication , on distingue trois propositions essentielles :
Partie C
∀x ∈ E, P(x) ⇒ Q(x)Quantificateurs Universel (∀) et Existentiel (∃)
1. Quantificateur universel () et existentiel (, )
DéfinitionSoit une fonction propositionnelle définie sur un ensemble :
• **Quantificateur universel ()** : « » se lit *« pour tout , est vraie »*.
• **Quantificateur existentiel ()** : « » se lit *« il existe au moins un tel que soit vraie »*.
• **Existence et unicité ()** : « » signifie qu'il existe **un seul et unique** élément vérifiant .
2. Règles de négation des propositions quantifiées
Propriété fondamentaleLorsqu'on prend la négation d'une proposition quantifiée, le quantificateur se transforme en , le quantificateur se transforme en , et on nie la propriété :
Partie D
∀x ∈ E, P(x) ⇒ Q(x)Les 6 Grands Types de Raisonnement Mathématique
1. Raisonnement par contre-exemple
Principe de raisonnementPour démontrer qu'une proposition universelle est **fausse**, il suffit de prouver que sa négation est **vraie**, c'est-à-dire de trouver une valeur précise qui met la propriété en défaut.
2. Raisonnement déductif (Direct) & par Équivalences
Principe de raisonnement• **Raisonnement déductif** : Pour prouver que est vraie, on suppose que est vraie et, par une suite d'implications logiques, on montre que est vraie.
• **Raisonnement par équivalences** : Pour établir , on procède par une chaîne d'équivalences successives en veillant à ce que chaque étape soit réversible.
3. Raisonnement par disjonction des cas
Principe de raisonnementPour démontrer qu'une propriété est vraie pour tout , on partage l'ensemble en deux ou plusieurs sous-ensembles complémentaires (par exemple : pair et impair, ou et pour éliminer une valeur absolue ), puis on vérifie que est vraie dans chacun des cas.
4. Raisonnement par contraposition
Principe de raisonnementPuisque l'implication a exactement la même valeur de vérité que sa contraposée , lorsque la démonstration directe est complexe, on suppose vraie et on démontre .
5. Raisonnement par l'absurde
Principe de raisonnementPour démontrer qu'une proposition est vraie, on suppose au contraire que sa négation est vraie, et on en déduit par le calcul une contradiction logique (comme , ou un nombre simultanément pair et impair). On conclut alors que est nécessairement vraie.
6. Raisonnement par récurrence (sur )
Principe de raisonnementSoit une propriété dépendant d'un entier naturel . Le raisonnement par récurrence se rédige en **3 étapes obligatoires** :
1. **Initialisation** : On vérifie que est vraie.
2. **Hérédité** : Soit fixé. On suppose que est vraie (*hypothèse de récurrence*) et on démontre que est vraie.
3. **Conclusion** : D'après le principe de récurrence, est vraie.
