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Ch 1. Ensembles et dénombrement I. Ensembles II. Cardinaux

Corollaire 12 Soit A un ensemble fini de cardinal n. Le la probabilité d'un événement A se calcule facilement : P(A) = ?.



Mathématiques pour la finance

Distribution Uniforme Probabilité de Laplace Dénombrements Les Paris. Chapitre 2. Le calcul des Probl`eme : Comment calculer les cardinaux dans des.



Quelques notions mathématiques de base

22?/01?/2017 tiques fondamentales (utilisées souvent en probabilités entre autre). ... Le nombre des éléments de E est appelé cardinal de E. Il est noté.



Chapitre 3 : Cardinaux factorielles et coefficients binomiaux. 1

aspect est la structure cardinale c'est l'aspect ”nombre” et calcul que nous allons étudier ici. Definition 1. On dit que deux ensembles E et F ont le même 



Cardinalité des ensembles finis

cardinal d'un ensemble précise la notion de nombre d'éléments équiprobable (c'est à dire que chaque élément à la même probabilité.



Probabilités MATH 424 Feuille de travaux dirigés 2. Solutions.

Calculer la probabilité que la somme des points marqués sur les trois faces soit paire. ont un chiffre distinct” et son cardinal est 120 = 6×5×4.



PROBABILITÉS CONDITIONNELLES

Méthode : Calculer une probabilité conditionnelle à l'aide d'un tableau On rappelle que Cardinal de A noté Card(A)



Cours de probabilités et statistiques

Cette formule n'est valable que lorsque les événements élémentaires sont bien équiprobables. Dans ce cas il suffit de savoir calculer le cardinal des ensembles.



Probabilités

Si E et F sont deux ensembles finis le cardinal du produit cartésien E × F Remarque: Pour calculer la probabilité qu'un événement A et un.



ficall.pdf

Calculer ces cardinaux et en déduire la valeur de On peut alors résoudre un célèbre problème de probabilité le problème des chapeaux. n personnes.



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On a (X = x) ? ? il s'agit d'un événement et on peut calculer sa probabilité Exemple : on lance trois fois une pi`ece ? = {F P}×{F P}×{ 



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Dans ce cas il suffit de savoir calculer le cardinal des ensembles considérés pour calculer les probabilités Page 9 1 4 IND´EPENDANCE ET CONDITIONNEMENT 9



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Distribution Uniforme Probabilité de Laplace Dénombrements Les Paris Chapitre 2 Le calcul des Probl`eme : Comment calculer les cardinaux dans des



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Qui se traduit de la manière suivante avec les cardinaux Proposition Soient E et F deux ensembles finis On a : Il existe une application injective de E dans 



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Cette formule permet de calculer la probabilité d'un événement B en le décomposant suivant un système complet d'événements (En effet B est égal à la réunion 



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Cardinal d'un ensemble Définition Si E est un ensemble fini le cardinal de E est le nombre d'élément de E On le note Card(E) ou #E () Probabilités



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6 mar 2008 · Calculer la probabilité que le 6 apparaisse au moins une fois Quelle valeur donner `a n pour que cette probabilité atteigne 1/2 ?



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Par rapport aux rudiments de calcul des probabilités enseignés au lycée Ce document est disponible sur Internet au format PDF `a l'adresse suivante



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pdf ? Éléments de cours de Probabilités de Jean-François Marckert : Cardinal : Le nombre des éléments d'un ensemble fini A est appelé cardinal de A



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Définir la notion de cardinal et les opérations sur les cardinaux Formule du crible 3 Notion de dénombrabilité 4 Arrangements permutations et combinaisons 

On a (X = x) ? ?, il s'agit d'un événement, et on peut calculer sa probabilité. Exemple : on lance trois fois une pi`ece. ? = {F, P}×{F, P}×{ 
  • Comment calculer la cardinal probabilité ?

    = P(A) + P(B) ? P(A ? B).
  • Comment calculer le cardinal de à ?

    Le cardinal de A, noté Card(A), est le nombre d'éléments de l'ensemble A.
  • Comment déterminer le cardinal d'un ensemble ?

    Lorsqu'un ensemble est fini, c'est-à-dire si ses éléments peuvent être listés par une suite finie, son cardinal est la longueur de cette suite, autrement dit il s'agit du nombre d'éléments de l'ensemble. En particulier, le cardinal de l'ensemble vide est zéro.
  • Cantor utilisa la notation hébraïque ? (aleph, 1ère lettre de l'alphabet hébreu choisie au détriment des lettres grecques déjà trop utilisées) pour désigner les nombres transfinis : ?o est le cardinal de N. Un ensemble équipotent à N est dit dénombrable. Tout sous-ensemble infini de N est équipotent à N lui-même.

Cardinalité

Université de Toulouse

Année 2020/2021

1 / 23

Cardinalité des ensembles finis

Cardinalité des ensembles finis2 / 23

Ensembles équipotents

SoientE=fa;b;c;dgetF=f1;2;3g.Il existe une application surjective deEsurF, mais pas d"application injective.Il existe application injective deFsurE, mais pas d"application surjective. En fait, il n"y a pas assez d"éléments dansF(ou trop peu dansE). Le cardinal d"un ensemble précise la notion de nombre d"élémentsEnsemble de même cardinal Deux ensembles (fini ou non) sontéquipotentsou demême cardinals"il existe une bijection entre eux. Cardinalité des ensembles finisEnsembles équipotents3 / 23

Cardinal d"un ensemble fini

Définition

Un ensembleEestfinisiE=;ou si9n2?tel queEest en bijection avecf1;:::;ng. Cet entier est unique, il est appelé lecardinaldeEnoté

Card(E). SiE=;, on poseCard(E) =0.Pour montrer que cet entier est définit de manière unique, on prouve la

proposition suivante :Proposition S"il existe une application injective def1;:::;ngdansf1;:::;kgalors nk.S"il existe une application surjective def1;:::;ngdansf1;:::;kg alorsnk.S"il existe une application bijection def1;:::;ngdansf1;:::;kgalors n=k.Cardinalité des ensembles finisCardinal d"un ensemble fini4 / 23

Cardinal d"un ensemble fini

Définition

Un ensembleEestfinisiE=;ou si9n2?tel queEest en bijection avecf1;:::;ng. Cet entier est unique, il est appelé lecardinaldeEnoté Card(E). SiE=;, on poseCard(E) =0.Qui se traduit de la manière suivante avec les cardinaux.

Proposition

SoientEetFdeux ensembles finis. On a :Il existe une application injective deEdansFsi et seulement si Card(E)Card(F).Il existe une application surjective deEdansFsi et seulement si Card(E)Card(F).Il existe une application bijective deEdansFsi et seulement si Card(E) =Card(F).Cardinalité des ensembles finisCardinal d"un ensemble fini4 / 23

Principe des tiroirs

Principe des tiroirs

SoientEetFdeux ensembles finis non vides etf:E!Fune application. SiCard(E)>Card(F)alors il existex1;x22Etels quef(x1) =f(x2).Nombre moyen de cheveux : 150000

Nombre d"habitant à Paris : 2,2 million

Il y a au moins deux personnes à Paris qui ont exactement le même nombre de cheveux.Principe des tiroirs généralisé SoientEetFdeux ensembles finis non vides etf:E!Fune application. SiCard(E)>kCard(F)aveck2?alors il existe une valeur defqui est répétée au moinsk+1 fois.Cardinalité des ensembles finisPrincipe des tiroirs5 / 23

Principe des tiroirs

Principe des tiroirs

SoientEetFdeux ensembles finis non vides etf:E!Fune application. SiCard(E)>Card(F)alors il existex1;x22Etels quef(x1) =f(x2).Nombre moyen de cheveux : 150000

Nombre d"habitant à Paris : 2,2 million

Il y a au moins deux personnes à Paris qui ont exactement le même nombre de cheveux.Principe des tiroirs généralisé SoientEetFdeux ensembles finis non vides etf:E!Fune application. SiCard(E)>kCard(F)aveck2?alors il existe une valeur defqui est répétée au moinsk+1 fois.Cardinalité des ensembles finisPrincipe des tiroirs5 / 23

Dénombrement

Dénombrement6 / 23

Pourquoi dénombrer un ensemble fini?

En informatique vous utiliserez la notion de dénombrement au moins dans

les deux cas de figures suivants :dénombrer le nombre de cas à analyser par un algorithme en vu

d"étudier sa complexité;lorsqu"on tire au hasard un élément dans un univers finis de manière équiprobable (c"est à dire que chaque élément à la même probabilité d"être tiré), la probabilité que cet élément soit dans l"ensembleA est

P(A) =Card(A)Card(

):DénombrementMotivations7 / 23 Dénombrement et opérations sur les ensembles Union

Card(A[B) =Card(A) +Card(B)Card(A\B)AB

abcd efgh DénombrementOpération sur les ensembles8 / 23 Dénombrement et opérations sur les ensembles Union

Card(A[B) =Card(A) +Card(B)Card(A\B)

Card(A[B[C) =Card(A) +Card(B) +Card(C)Card(A\B)

Card(A\C)Card(B\C) +Card(A\B\C)AB

C abcd efgh i jkl m DénombrementOpération sur les ensembles8 / 23 Dénombrement et opérations sur les ensembles

Produit cartésien

Card(AB) =Card(A)Card(B)

Card(A1 An) =Card(A1) Card(An)a

1a 2a 3a

4(a1;b1)(a1;b2)(a1;b3)(a2;b1)(a2;b2)(a2;b3)(a3;b1)(a3;b2)(a3;b3)(a4;b1)(a4;b2)(a4;b3)A=fa1;a2;a3;a4g,B=fb1;b2;b3g,Card(AB) =43=12DénombrementOpération sur les ensembles9 / 23

Dénombrement et opérations sur les ensembles

Passage au complémentaire

Card €A

Š=Card(

)Card(A)DénombrementOpération sur les ensembles10 / 23

Arrangement

Permutation denélémentsNombre de façon de rangernobjets dans l"ordre. n! =n(n1)(n2) 21Examples :

DénombrementArrangement11 / 23

Arrangement

Permutation denélémentsNombre de façon de rangernobjets dans l"ordre. n! =n(n1)(n2) 21Examples : Voici les 4! =24 permutations de quatre éléments distincta,b,cetd: abcd abdc acbd acdb adbc adcb bacd badc bcad bcda bdac bdca cabd cadb cbad cdba cdab cdba dabc dacb dbac dbca dcab dcba

DénombrementArrangement11 / 23

Arrangement

Permutation denélémentsNombre de façon de rangernobjets dans l"ordre. n! =n(n1)(n2) 21Examples : Voici les 4! =24 permutations de quatre éléments distincta,b,cetd: abcd abdc acbd acdb adbc adcb bacd badc bcad bcda bdac bdca cabd cadb cbad cdba cdab cdba dabc dacb dbac dbca dcab dcba

De combien de façons pouvez-vous ranger 10 livres sur une étagère?DénombrementArrangement11 / 23

Arrangement

Permutation denélémentsNombre de façon de rangernobjets dans l"ordre. n! =n(n1)(n2) 21Examples : Voici les 4! =24 permutations de quatre éléments distincta,b,cetd: abcd abdc acbd acdb adbc adcb bacd badc bcad bcda bdac bdca cabd cadb cbad cdba cdab cdba dabc dacb dbac dbca dcab dcba De combien de façons pouvez-vous ranger 10 livres sur une étagère?

10! =3628800DénombrementArrangement11 / 23

Arrangement

Arrangements depéléments parminsans répétitionNombre de listes ordonnées depéléments parmin

A pn=n(n1)(n2) (np+1) =n!(np)!Examples :

DénombrementArrangement12 / 23

Arrangement

Arrangements depéléments parminsans répétitionNombre de listes ordonnées depéléments parmin

A pn=n(n1)(n2) (np+1) =n!(np)!Examples : LesA34=4332=24 arrangements de 3 éléments choisis parmia,b,c,d: abc abd acb acd adb adc bac bad bca bcd bda bdc cab cad cba cdb cda cdb dab dac dba dbc dca dcb

DénombrementArrangement12 / 23

Arrangement

Arrangements depéléments parminsans répétitionNombre de listes ordonnées depéléments parmin

A pn=n(n1)(n2) (np+1) =n!(np)!Examples :

Quinze chevaux participes à une course, le nombre de tiercé est :DénombrementArrangement12 / 23

Arrangement

Arrangements depéléments parminsans répétitionNombre de listes ordonnées depéléments parmin

A pn=n(n1)(n2) (np+1) =n!(np)!Examples : Quinze chevaux participes à une course, le nombre de tiercé est : A

315=151413DénombrementArrangement12 / 23

Arrangement

Arrangements depéléments parminsans répétitionNombre de listes ordonnées depéléments parmin

A pn=n(n1)(n2) (np+1) =n!(np)!Examples : Quinze chevaux participes à une course, le nombre de tiercé est : A

315=151413

Nombre d"injection deE=f1;2;3gdansF=f1;2;:::;15g:DénombrementArrangement12 / 23

Arrangement

Arrangements depéléments parminsans répétitionNombre de listes ordonnées depéléments parmin

A pn=n(n1)(n2) (np+1) =n!(np)!Examples : Quinze chevaux participes à une course, le nombre de tiercé est : A

315=151413

Nombre d"injection deE=f1;2;3gdansF=f1;2;:::;15g:

A

315=151413DénombrementArrangement12 / 23

Arrangement

Arrangement depéléments parminavec répétition :Nombre de listes ordonnées depéléments parmin, mais on s"autorise des

répétitions éventuelles des éléments n pExample : Les 3

2=9 arrangements avec répétitions de 2 éléments parmia,b,c:

aa ab ac ba bb bc ca cb ccProposition Le cardinal de l"ensemble des applications deEdansF, notéFE, est : Card €FEŠ=Card(F)Card(E)PropositionLe cardinal de l"ensemble des parties d"un ensembleEfini est : Card(P(E)) =2Card(E)DénombrementArrangement13 / 23

Arrangement

Arrangement depéléments parminavec répétition :Nombre de listes ordonnées depéléments parmin, mais on s"autorise des

répétitions éventuelles des éléments n pExample :

Raymond Queneau a écrit un ouvrage inti-

tuléCent mille milliards de poèmes. Il est composé de 10 pages contenant chacune 14 vers. Le lecteur peut composer son propre poème de 14 vers en prenant le premier vers de l"une des 10 pages puis le deuxième vers de l"une des 10 pages et ainsi de suite jusqu"au quatorzième vers.Proposition Le cardinal de l"ensemble des applications deEdansF, notéFE, est : Card

€FEŠ=Card(F)Card(E)

Proposition

Le cardinal de l"ensemble des parties d"un ensembleEfini est : Card(P(E)) =2Card(E)DénombrementArrangement13 / 23

Arrangement

Arrangement depéléments parminavec répétition :Nombre de listes ordonnées depéléments parmin, mais on s"autorise des

répétitions éventuelles des éléments n pProposition Le cardinal de l"ensemble des applications deEdansF, notéFE, est : Card

€FEŠ=Card(F)Card(E)Proposition

Le cardinal de l"ensemble des parties d"un ensembleEfini est : Card(P(E)) =2Card(E)DénombrementArrangement13 / 23

Arrangement

Arrangement depéléments parminavec répétition :Nombre de listes ordonnées depéléments parmin, mais on s"autorise des

répétitions éventuelles des éléments n pProposition Le cardinal de l"ensemble des applications deEdansF, notéFE, est : Card

€FEŠ=Card(F)Card(E)Proposition

Le cardinal de l"ensemble des parties d"un ensembleEfini est : Card(P(E)) =2Card(E)DénombrementArrangement13 / 23

Combinaison

Combinaisons depéléments parminsans répétition :nombre de sous-ensembles depéléments dans un ensemble contenantn

éléments

C pn=Apnp!=n!p!(np)!Example : LesC23=3!2!1!=3 combinaisons de 2 éléments choisis parmia,b,c: ab ac bc

DénombrementCombinaison14 / 23

Combinaison

Proposition

C npn=CpnCp+1 n+1=Cpn+Cp+1n (a+b)n=nX i=0Cknakbnk(formule du binôme)DénombrementCombinaison15 / 23

Combinaison

Combinaisons depéléments parminavec répétition :Nombre de listes non ordonnées, avec répétition éventuelle, depéléments

dans un ensemble contenantnéléments K pn=Cp n+p1=(n+p1)!p!(n1)!Examples :

DénombrementCombinaison16 / 23

Combinaison

Combinaisons depéléments parminavec répétition :Nombre de listes non ordonnées, avec répétition éventuelle, depéléments

dans un ensemble contenantnéléments K pn=Cp n+p1=(n+p1)!p!(n1)!Examples :

LesK24=C24+21=(4+21)!(41)!2!=542

=10 combinaisons avec répétitions de 2 lettres choisies parmia,b,c,dsont : aa ab ac ad bb bc bd cc cd dd

DénombrementCombinaison16 / 23

Combinaison

Combinaisons depéléments parminavec répétition :Nombre de listes non ordonnées, avec répétition éventuelle, depéléments

dans un ensemble contenantnéléments K pn=Cp n+p1=(n+p1)!p!(n1)!Examples :

LesK24=C24+21=(4+21)!(41)!2!=542

=10 combinaisons avec répétitions de 2 lettres choisies parmia,b,c,dsont : aa ab ac ad bb bc bd cc cd dd Combien y a-t-il de dominos avec 10 symboles différents?DénombrementCombinaison16 / 23

Combinaison

Combinaisons depéléments parminavec répétition :Nombre de listes non ordonnées, avec répétition éventuelle, depéléments

dans un ensemble contenantnéléments K pn=Cp n+p1=(n+p1)!p!(n1)!Examples :

LesK24=C24+21=(4+21)!(41)!2!=542

=10 combinaisons avec répétitions de 2 lettres choisies parmia,b,c,dsont : aa ab ac ad bb bc bd cc cd dd Combien y a-t-il de dominos avec 10 symboles différents? K

210=C210+21=11!9!:2!=11102

=55DénombrementCombinaison16 / 23

Résumé

Tirages depéléments parmin:TiragesOrdonnésNon ordonnés

Sans remiseA

pn=n!(np)!C pn=n!p!(np)!Avec remisen pK pn=Cp n+p1DénombrementCombinaison17 / 23

Résumé

Rangement depobjets dansncases :ObjetsDiscernablesIndiscernables

Un seul dans

chaque caseA pn=n!(np)!C pn=n!p!(np)!Éventuellement plusieurs dans chaque casen pK pn=Cp n+p1DénombrementCombinaison18 / 23

Cardinalité des ensembles infinis

Ensembles dénombrables

Cardinalité des ensembles infinis19 / 23

Ensembles dénombrables

Définition : Ensemble dénombrable

Un ensemble estdénombrables"il est fini ou s"il est en bijection?.Montrer que les ensembles suivants sont dénombrables :

?rf0gest dénombrable par la bijectionl"ensemble des nombres pairs, noté 2?, est dénombrable par la

bijectionl"ensemble des nombres impairs, noté 2?+1, est dénombrable par la

bijectionl"ensemble des entiers relatifs?est dénombrable par la bijectionl"ensemble?2est dénombrable par la bijectionProposition

Tout sous-ensembleX?est dénombrable.Cardinalité des ensembles infinis20 / 23

Critère de dénombrabilité

Proposition

Il existe une applicationf:X!?qui est injective si et seulement siX est dénombrable.Exemples d"applications : Un sous-ensemble d"un ensemble dénombrable est dénombrable.

2est dénombrable.?

kest dénombrable.Un produit fini d"ensembles dénombrables est dénombrable.

Proposition

Il existe une applicationf:?!Xqui est surjective si et seulement siX est dénombrable.Exemples d"applications : ?est dénombrable.Une union dénombrable d"ensembles dénombrables est dénombrable.

Cardinalité des ensembles infinis21 / 23

Ensembles non dénombrables

Théorème (Cantor 1981)

SoientEun ensemble. Il n"existe pas d"application bijective deEdans P(E).On en déduit queP(?)n"est pas dénombrable.Théorème L"ensemble[0;1[n"est pas dénombrable.Cardinalité des ensembles infinis22 / 23 S"il existe une application injective deAversBet une application injective deBversA, alors il existe une application bijection deAversB.Exemple d"application : P(?)et[0;1]sont en bijection car les deux fonctions suivantes sont des injections : f:P(?)![0;1] A7!P n2A3n g: [0;1]! P(?) x=0;x0x1x2x3x4:::7! fi2?sixi=1gCardinalité des ensembles infinis23 / 23quotesdbs_dbs11.pdfusesText_17
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