Aller au contenu

Leçon 2

Listes et parties d'un ensemble

Vidéo 2 : Listes et parties d'un ensemble · 3 min 42 s · sous-titres en français

Le cours écrit

2.1 Nombre de kk-uplets

Propriété (programme). Si AA est un ensemble à nn éléments et k≥1k \geq 1 un entier, le nombre de kk-uplets (ou kk-listes) d'éléments de AA est Card(Ak)=nk.\mathrm{Card}(A^k) = n^k.

C'est le principe multiplicatif avec kk facteurs égaux à nn : nn choix pour le premier élément, nn pour le deuxième, et ainsi de suite. Dans un kk-uplet, l'ordre compte et les répétitions sont permises.

Exemple 5 (un code). Un cadenas a quatre molettes, chacune avec les chiffres de 00 à 99. Un code est un 44-uplet de {0 ;1 ;… ;9}\{0\,;1\,;\ldots\,;9\} : il y a 104=10 00010^4 = 10\,000 codes, de 00000000 à 99999999.

Exemple 6 (génétique). L'ADN est écrit avec quatre bases, notées AA, CC, GG et TT. Une suite de trois bases, appelée codon, est un triplet de {A ;C ;G ;T}\{A\,;C\,;G\,;T\} : il y a 43=644^3 = 64 codons.

Exemple 7 (informatique). Un octet est une suite de huit bits, chacun valant 00 ou 11 : c'est un 88-uplet de {0 ;1}\{0\,;1\}. Il y a 28=2562^8 = 256 octets différents.

2.2 Nombre de parties d'un ensemble

Les parties de E={a ;b ;c}E = \{a\,;b\,;c\}, rangées selon leur nombre d'éléments, sont :

  • ∅\varnothing ;
  • {a}\{a\}, {b}\{b\}, {c}\{c\} ;
  • {a ;b}\{a\,;b\}, {a ;c}\{a\,;c\}, {b ;c}\{b\,;c\} ;
  • {a ;b ;c}\{a\,;b\,;c\}.

Il y en a 8=238 = 2^3.

Propriété (programme). Un ensemble à nn éléments a 2n2^n parties.

Pourquoi : un codage par des 0 et des 1. Écrivons E={x1 ;x2 ;… ;xn}E = \{x_1\,;x_2\,;\ldots\,;x_n\}. À chaque partie AA de EE, on associe le nn-uplet (c1 ;c2 ;… ;cn)(c_1\,;c_2\,;\ldots\,;c_n) de {0 ;1}\{0\,;1\} défini par : ci=1c_i = 1 si xi∈Ax_i \in A, et ci=0c_i = 0 sinon.

  • Pour E={a ;b ;c}E = \{a\,;b\,;c\} : {a ;c}\{a\,;c\} est codée par (1 ;0 ;1)(1\,;0\,;1), ∅\varnothing par (0 ;0 ;0)(0\,;0\,;0) et EE par (1 ;1 ;1)(1\,;1\,;1).
  • Inversement, un nn-uplet de {0 ;1}\{0\,;1\} code une seule partie : celle des éléments xix_i pour lesquels ci=1c_i = 1.

Chaque partie correspond ainsi à un nn-uplet de {0 ;1}\{0\,;1\} et un seul, et réciproquement (c'est une bijection). Il y a donc autant de parties que de nn-uplets de {0 ;1}\{0\,;1\}, c'est-à-dire 2n2^n.

Trois autres façons de voir ces 2n2^n objets (programme).

  • Des mots de longueur nn sur un alphabet à deux lettres : (1 ;0 ;1)(1\,;0\,;1) s'écrit simplement 101101.
  • Des chemins dans un arbre à nn niveaux, avec deux branches à chaque nœud : au niveau ii, on prend xix_i ou on ne le prend pas. L'arbre a 2n2^n chemins.
  • Les issues d'une succession de nn épreuves à deux issues, succès SS ou échec S‾\overline{S} (les épreuves de Bernoulli du chapitre 11) : une issue est un nn-uplet de {S ;S‾}\{S\,;\overline{S}\}, et il y en a 2n2^n. Pour n=3n = 3 : SSSSSS, SSS‾SS\overline{S}, SS‾SS\overline{S}S, SS‾ S‾S\overline{S}\,\overline{S}, S‾SS\overline{S}SS, S‾SS‾\overline{S}S\overline{S}, S‾ S‾S\overline{S}\,\overline{S}S, S‾ S‾ S‾\overline{S}\,\overline{S}\,\overline{S}.

Exemple 8. Une pizzeria propose une base, sur laquelle on ajoute ou non chacun de 66 ingrédients. Une pizza correspond à une partie de l'ensemble des 66 ingrédients : il y a 26=642^6 = 64 pizzas différentes, en comptant la pizza sans ingrédient (la partie vide).

Lire le cours complet du chapitre

Exercices 3 et 4

  • Exercice 3 : des listes partout
  • Exercice 4 : les parties d'un ensemble

Exercices du chapitre (PDF, 144 Ko)

Corrigés

Cherche d'abord les exercices sur ta feuille, puis compare avec le corrigé détaillé.

Corrigés du chapitre (PDF, 166 Ko)

Tu es hors connexion. Les chapitres téléchargés restent disponibles dans Hors connexion.