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Montrer que N x N est dénombrable

Posté par
robby3
22-08-08 à 16:18

Bonjour tout le monde,
dans un exercice que montre que \large \rm N x N est dénombrable via l'application:

\large f(n,p)=\frac{(n+p)(n+p+1)}{2}+p

et dans la correction,on me dit qu'on aurait pu le faire avec une autre application et plus rapidement...

ma question n'est donc pas comment montreriez-vous que \large \rm N x N est dénombrable avec \large g(x,y)=2^x.3^y
mais pourquoi est-ce plus rapide?

Posté par
Nightmare
re : Montrer que N x N est dénombrable 22-08-08 à 16:21

Salut

Euh avec l'application 2x.3y je ne vois pas... par contre si on prend g(x,y)=2x(2y+1) là ça devient super simple en utilisant la décomposition en facteur premier d'un nombre.

Posté par
robby3
re : Montrer que N x N est dénombrable 22-08-08 à 16:24

Salut

Citation :
par contre si on prend g(x,y)=2x(2y+1) là ça devient super simple en utilisant la décomposition en facteur premier d'un nombre.

??
la décomposition en facteur premier...?
as-tu le temps de me montrer un peu s'il te plait?

Posté par
Nightmare
re : Montrer que N x N est dénombrable 22-08-08 à 16:29

Bien sûr

Il est clair que g est surjective.

On se donne un entier n quelconque (bon, non nul, on s'en fiche), il admet une décomposition en facteur premier du type 3$\rm 2^{p}\times quelque chose d'impair, ie il s'écrit sous la forme 3$\rm 2^{p}\times (2q+1) donc (p,q) est un antécédent de n par g.

L'injectivité c'est du Gauss :
On suppose que g(x,y)=g(x',y')

Alors 3$\rm 2^{x}(2y+1)=2^{x'}(2y'+1) On a par exemple 2^x premier avec (2y'+1) donc d'après Gauss il divise 2^x' d'où x < x'
Par symétrie, x' > x. Ainsi x=x'

On a alors 2y+1=2y'+1 soit y=y'.

g est injective.

Au final elle est bijective donc N² est dénombrable.

Posté par
robby3
re : Montrer que N x N est dénombrable 22-08-08 à 16:41

ah oué!

mais n différent de 0 et 1! non?


par contre l'histoire de la décomposition en facteur premier ça marche pas pour ma fonction?

Posté par
robby3
re : Montrer que N x N est dénombrable 22-08-08 à 16:46

parce que 3^quelque chose, c'est toujours un nombre impair non?

Posté par
otto
re : Montrer que N x N est dénombrable 22-08-08 à 16:47

Ta fonction n'est clairement pas surjective, ca se voit tout de suite ...

Il suffit de prendre un nombre premier distinct de 2 et 3.

Sinon un nombre qui n'est pas multiple de 2 ou 3 fait l'affaire.

Posté par
robby3
re : Montrer que N x N est dénombrable 22-08-08 à 16:47

et en plus dans les deux cas, la surjectivité ne sert à rien vu qu'on va dans N...l'injectivité suffit non?

Posté par
otto
re : Montrer que N x N est dénombrable 22-08-08 à 16:47

parce que 3^quelque chose, c'est toujours un nombre impair non?
Et c'est bien connu que tout nombre impair est de la forme 3^n ?

Posté par
robby3
re : Montrer que N x N est dénombrable 22-08-08 à 16:49

Bonjour Otto, c'est ce que je voyais à l'instant..mais je crois qu'on a pas besoin...si?
dans mon autre post, j'avais un exo qui disait que si f:E->F était injective et F dénombrable,alors e est au plus dénombrable...

Posté par
robby3
re : Montrer que N x N est dénombrable 22-08-08 à 16:51

Citation :
Et c'est bien connu que tout nombre impair est de la forme 3^n ?

>non pas du tout

Posté par
otto
re : Montrer que N x N est dénombrable 22-08-08 à 16:53

si f:E->F était injective et F dénombrable,alors e est au plus dénombrable...
Oui tu as raison.

Posté par
Nightmare
re : Montrer que N x N est dénombrable 22-08-08 à 16:54

Pour 1 on a pas de problème on prend x=0 et y=0

Pour 0, on en a un petit mais on le règle on considèrant g(x,y)=2x(2y+1)-1

Posté par
robby3
re : Montrer que N x N est dénombrable 22-08-08 à 16:56

ah oui, c'est pour ma fonction que y'a un soucis pour 0...

donc comme N est dénombrable,ne suffit-il donc pas de montrer que g est injective?

Posté par
Nightmare
re : Montrer que N x N est dénombrable 22-08-08 à 16:57

Si effectivement si on admet ton exercice précédent, mais sans celui-ci le plus rapide est la question que je t'ai donné.

Posté par
otto
re : Montrer que N x N est dénombrable 22-08-08 à 16:59

donc comme N est dénombrable,ne suffit-il donc pas de montrer que g est injective?
Presque, il faut aussi montrer que l'ensemble n'est pas fini, mais il y'a une injection canonique de N dans N*N donc c'est bon.

Posté par
Nightmare
re : Montrer que N x N est dénombrable 22-08-08 à 16:59

Cela dit on a beaucoup plus rapide : NxN est le produit cartésien de deux ensembles dénombrable => il est dénombrable.

Posté par
robby3
re : Montrer que N x N est dénombrable 22-08-08 à 17:01

Otto>D'accord

Nightmare>oui, mais ça c'est la question qui suit mon exercice

Merci à tout les deux!

Posté par
Nightmare
re : Montrer que N x N est dénombrable 22-08-08 à 17:02

Je t'en prie.

Posté par
rogerd
Montrer que N x N est dénombrable 22-08-08 à 17:16

Rebonjour!

La démonstration de Nightmare est très propre.

A titre de curiosité, la démonstration qu'on donnait jadis (je vous parle d'un temps que les moins de vingt ans...):

On fabrique g(x,y) en prenant alternativement un chiffre dans l'écriture de x en base 10 et un chiffre dans l'écriture de y.
C'est difficile à mettre au propre (notamment à cause des zéros) mais cela donne une bijection très "visuelle".

Posté par
Arkhnor
re : Montrer que N x N est dénombrable 22-08-08 à 17:52

Bonjour.

Citation :
On fabrique g(x,y) en prenant alternativement un chiffre dans l'écriture de x en base 10 et un chiffre dans l'écriture de y.
C'est difficile à mettre au propre (notamment à cause des zéros) mais cela donne une bijection très "visuelle".

Ca me fait penser à l'application qu'on utilise pour montrer que \mathbb{R}^2 est en bijection avec mathbb{R}.

Posté par
robby3
re : Montrer que N x N est dénombrable 22-08-08 à 21:08

si t'as le temps Rogerd, je veux bien voir de plus prés ton idée:D

Posté par
infophile
re : Montrer que N x N est dénombrable 22-08-08 à 22:54

Tiens j'ai eu cet exo en khôlle

Posté par
robby3
re : Montrer que N x N est dénombrable 22-08-08 à 23:30

il est sympa je trouve cet exo(enfin en kholle moins... )

enfin, j'ai pas fait de théorie des ensembles depuis 2 bonnes longues années alors bon, comme c'est au programme du capes,je revois les bases

Posté par
robby3
re : Montrer que N x N est dénombrable 25-08-08 à 17:38

Citation :
On fabrique g(x,y) en prenant alternativement un chiffre dans l'écriture de x en base 10 et un chiffre dans l'écriture de y.
C'est difficile à mettre au propre (notamment à cause des zéros) mais cela donne une bijection très "visuelle".

>quelqu'un voit-il comment rédiger la démo de Rogerd??
(merci d'avance si vous avez le temps! )

Posté par
rogerd
Montrer que N x N est dénombrable 25-08-08 à 18:29

Bonjour à tous.

robby3: Je crois avoir trouvé (ou retrouvé).

Pour fabriquer g(x,y), on fait précéder le plus petit  des deux nombres x et y de suffisamment de zéros pour que les deux écritures aient la même longueur et on puise alternativement un chiffre dans l'un puis dans l'autre. Ainsi g(46000,2548)=4062050408.
Tout entier n est alors l'image par g d'un couple et d'un seul.
Par exemple:
5274070001 est l'image de (57000,24701) et ne peut être l'image d'autre chose.
205041000 est l'image de (10,25400) et ne peut être l'image d'autre chose.
Ces exemples se généralisent de façon évidente.
(Avant de décoder, on fait précéder n d'un 0 si le nombre de chiffres de n est impair.)

D'accord?

Posté par
robby3
re : Montrer que N x N est dénombrable 25-08-08 à 18:39

j'ai pas trés bien compris

Citation :
g(46000,2548)=4062050408

Citation :
on fait précéder le plus petit  des deux nombres x et y de suffisamment de zéros pour que les deux écritures aient la même longueur et on puise alternativement un chiffre dans l'un puis dans l'autre

>
pour etre franc j'ai rien pigé!

46000 et 2548,le plus petit c'est 2548...aprés on fait quoi?

Posté par
rogerd
Montrer que N x N est dénombrable 25-08-08 à 18:51

Pour qu'ils aient la même longueur, on les écrit
46000 et 02548. Cela ne change pas leur valeur.
On fabrique ensuite g(x,y) en prenant le 4 dans x, puis le 0 dans y puis le 6 dans x puis le 2 dans y etc.

Posté par
rogerd
Montrer que N x N est dénombrable 25-08-08 à 19:40

Ce n'est toujours pas clair?

Posté par
robby3
re : Montrer que N x N est dénombrable 25-08-08 à 19:47

Si!
là c'est ok!

Citation :
(Avant de décoder, on fait précéder n d'un 0 si le nombre de chiffres de n est impair.)

>ça c'est pour aprés?

Posté par
rogerd
Montrer que N x N est dénombrable 25-08-08 à 20:28

Oui.
C'est pour récupérer x et y quand on connaît g(x,y).

Posté par
robby3
re : Montrer que N x N est dénombrable 25-08-08 à 21:09

ok d'accord, et pour décoder donc?



parce que pour montrer qu'elle est bijective, faut montrer l'application réciproque là,c'est ça?

Posté par
rogerd
re : Montrer que N x N est dénombrable 26-08-08 à 07:36

Bonjour robby3.

Pour montrer que g est bijective de NxN dans N, il n'est pas nécessaire de trouver la bijection réciproque. Il suffit de prouver que tout n dans N est l'image par g d'un unique couple (x,y).
Cela prouvera d'un coup que g est surjective et injective.
Autrement dit,il faut montrer que, étant donné n , on peut déterminer x et y convenables, et ceci de façon unique. Je l'ai fait précédemment en me limitant à deux exemples de valeurs de n, mais on voit bien que la méthode marcherait pour n'importe quel n.
D'accord?



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