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Tribu / Algèbre de Boole

Posté par
H_aldnoer
19-07-08 à 20:50



Soit \Large{E} un ensemble et \Large{A} un sous-ensemble de \Large{E} différent à la fois de \Large{E} et de l'ensemble vide.

(i) Décrire la plus petite tribu sur \Large{E} qui, parmi ses éléments, contienne \Large{A}.

(ii) Décrire la plus petite algèbre de Boole sur \Large{E} qui, parmi ses éléments, contienne \Large{A}.



Alors pour le (i) j'ai dit que cette tribu, notons la \Large{ \mathcal{T} }, doit contenir et \Large{ \empty } et \Large{ E }.
Ensuite, on veut quelle contienne \Large{A} et donc aussi son complémentaire \Large{A^c}.


J'essaye avec \Large{ \mathcal{T} = \{ \empty , E , A , A^c \}}.
Il faut vérifier que c'est bien une tribu :



- il y a bien \Large{ \empty }


- si \Large{ B \in \mathcal{T}} alors \Large{ B^c } aussi ;
En effet,
si \Large{ B = \empty } alors \Large{ B^c = E \in \mathcal{T} }
si \Large{ B = E } alors \Large{ B^c = \empty \in \mathcal{T} }
si \Large{ B = A } alors \Large{ B^c = A^c \in \mathcal{T} }
si \Large{ B = A^c } alors \Large{ B^c = A \in \mathcal{T} }


- La je ne vois pas ce qu'il faut faire exactement avec la stabilité par union dénombrable.
Je regarde si \Large{ \empty \cup E \cup A \cup A^c \in \mathcal{T} } ?




Ensuite pour le (ii), je trouve cette question bizarre. En effet, je me suis dit que si \Large{ \mathcal{T} } est une tribu alors \Large{ \mathcal{T} } est une algèbre de Boole. En effet, je pense que la stabilité par union dénombrable entraîne la stabilité par uninon finie, car un ensemble finie est un ensemble dénombrable ?

Posté par
H_aldnoer
re : Tribu / Algèbre de Boole 23-07-08 à 17:22

Posté par
romu
re : Tribu / Algèbre de Boole 23-07-08 à 17:43

Salut H,

pour la stabilité par union dénombrable de \mathcal{T}:

Soit (A_n)_n une famille dénombrable d'éléments de \mathcal{T},

1)si l'un des A_n est égal à E alors l'union est E aussi.

2) Si tous les A_n sont différents de E, alors

i) si l'un des A_n est A est un autre est A^c alors l'union est aussi E,
ii) si il nous manque dans cette famille A ou A^c, disons A pour se fixer les idées, alors les A_n sont soit A, soit \emptyset, et donc l'union est facile à déterminer;
iii) si on a ni E ni A, ni A^c, alors \bigcup_n A_n = \emptyset.

Dans tous les cas c'est un élément de \mathcal{T}.


La stabilité par union dénombrable entraîne la stabilité par union finie:

si on se donne une famille finie (A_i)_{i=1}^n on peut la compléter en une union dénombrable en posant pour tout i>n, A_i=\emptyset.

Une tribu est donc bien une algèbre de Boole.

Posté par
romu
re : Tribu / Algèbre de Boole 23-07-08 à 17:45

tu fais quoi au fait l'année prochaine?

Posté par
H_aldnoer
re : Tribu / Algèbre de Boole 24-07-08 à 18:46

Bonjour romu,



Ok pour le fait que \Large{ T } soit une tribu.

Pour l'implication de fin, je me suis posé la question suivante. Si on pose \Large{ I := \{ 1 , ... , n \} }, a-t-on que \Large{ I } est dénombrable ?



J'ai vu alors dans un bouquin la chose suivante :
Un ensemble est infini dénombrable si et seulement si il est infini et dénombrable par le théorème de Bernstein.
Déjà, je bloque sur cette démonstration.


Voici le dit théorème : S'il existe une injection (resp. surjection) de \Large{ X } dans \Large{ Y } et une injection (resp. surjection) de \Large{ Y } dans \Large{ X } alors \Large{ X } et \Large{ Y } sont équipotent.


De ceci, il faudrait déduire la proposition suivante :
Un ensemble est dénombrable si et seulement si il est fini ou infini dénombrable.



Encore une fois, blocage.
Pour rappel, ma définition d'un ensemble fini \Large{ X } se traduit par le fait que \Large{card X \, < \, card \mathbb{N} }.


Dès lors on pourrait immédiatement conclure que \Large{ I } est bien dénombrable !





Enfin, dans l'énoncé initial, on demande de décrire la plus petite algèbre de Boole contenant \Large{ A }. Nous avons une tribu \Large{ \mathcal{T} } qui fonctionne, donc une algèbre de Boole qui fonctionne. Pourquoi est-ce la plus petite ?

Citation :
tu fais quoi au fait l'année prochaine?

Je refait la troisième année de ma licence, en vue d'une préparation en entrée de master, ingénierie économique.

Posté par
romu
re : Tribu / Algèbre de Boole 25-07-08 à 02:03

c'est quoi que tu as comme définition pour dénombrable? Pour moi un ensemble dénombrable est un ensemble équipotent à \mathbb{N},
on dit à ce moment-là qu'une partie qui est finie ou dénombrable (ie qu'on peut injecter dans \mathbb{N}) est au plus dénombrable.

"Dénombrable" peut aussi désigner les ensembles qu'on peut injecter dans \mathbb{N} (c'est alors une autre définition plus faible), d'ailleurs tout est dit dans l'article de wiki .


Citation :
De ceci, il faudrait déduire la proposition suivante :
Un ensemble est dénombrable si et seulement si il est fini ou infini dénombrable.


ça coïncide par définition à la seconde définition que j'ai donné, et n'est pas du tout en accord avec la première. Tu as une troisième définition de "dénombrable"?


Sinon pour le fait que \mathcal{T} soit la plus petite algèbre de Boole qui contienne A:

toute algèbre qui contient A, doit par stabilité du passage au complémentaire contenir A^c,
et comme elle est aussi stable par union finie, elle doit contenir E=A\cup A^c et son complémentaire \emptyset.
Comme \mathcal{T} est une algèbre et contient exactement ces quatre éléments, c'est forcément la plus petite.

Et l'année prochaine tu refais le même parcours que cette année, ou un autre parcours plus ciblé en vue de rentrer dans ce master ingénieurie éco?

Posté par
H_aldnoer
re : Tribu / Algèbre de Boole 25-07-08 à 11:06

Bonjour romu,



Citation :
c'est quoi que tu as comme définition pour dénombrable?


J'ai "deux cas" :

- un ensemble \Large{X} est dénombrable s'il s'injecte dans \Large{ \mathbb{N} } (i.e. \Large{ card(X) \le card(\mathbb{N})).

- un ensemble \Large{X} est infini dénombrable s'il est équipotent à \Large{ \mathbb{N} } (i.e. \Large{ card(X) = card(\mathbb{N})).



Dans la preuve de :
Citation :
Un ensemble est infini dénombrable si et seulement si il est infini et dénombrable par le théorème de Bernstein.




je ne vois pas ou intervient Bernstein.

(\Large{ \Rightarrow })
On se donne \Large{ X } infini dénombrable.

On a donc \Large{ card(X) = card(\mathbb{N}), en particulier \Large{ card(X) \ge card(\mathbb{N}) i.e. \Large{X} est infini.

On a aussi \Large{ card(X) \le card(\mathbb{N}) i.e. \Large{X} est dénombrable.


D'ou \Large{X} est infini et dénombrable.


(\Large{ \Leftarrow })
On se donne \Large{ X } infini et dénombrable.

\Large{X} est infini donc \Large{ card(X) \ge card(\mathbb{N}).

\Large{X} est dénombrable donc \Large{ card(X) \le card(\mathbb{N})


On a donc \Large{ card(X) = card(\mathbb{N}) i.e. \Large{ X } est infini dénombrable.




Pour la preuve de :
Citation :
Un ensemble est dénombrable si et seulement si il est fini ou infini dénombrable.




(\Large{ \Leftarrow })
Soit \Large{X} est fini et donc \Large{ card(X)\,<\,card(\mathbb{N}) } ou encore \Large{ card(X) \le card(\mathbb{N}) } donc \Large{X} est dénombrable.


Soit \Large{X} est infini dénombrable et donc d'après ce qui précède \Large{X} est infini et dénombrable.


(\Large{ \Rightarrow })
Ici je bloque.

On se donne \Large{X} dénombrable, donc soit \Large{X} est dénombrable (i.e. s'injecte dans \Large{\mathbb{N}}) soit \Large{X} est infini dénombrable (i.e. équipotent à \Large{\mathbb{N}}.


Est-ce bien cela ?
Quand on dit qu'un ensemble est dénombrable, il y a bien les "deux cas" ?

Citation :
Et l'année prochaine tu refais le même parcours que cette année, ou un autre parcours plus ciblé en vue de rentrer dans ce master ingénieurie éco?

Je peux. Mais si cela se fait, c'est uniquement au semestre 6.
En fait, c'est à moi de fournir l'effort nécessaire pour une bonne réussite dans ce master : récupération des cours, stages, etc.

Posté par
romu
re : Tribu / Algèbre de Boole 26-07-08 à 17:39

Cantor-Bernstein doit intervenir pour montrer l'antysymétrie de \leq (que tu utilises dans (\Leftarrow) ).

Pour la dernière implication (\Rightarrow) où tu bloques:

Citation :
Quand on dit qu'un ensemble est dénombrable, il y a bien les "deux cas" ?


Oui, une bijection est en particulier une injection.

Soit X un ensemble dénombrable, X est donc en bijection avec une partie de \mathbb{N}.

Reste à montrer qu'une partie I de \mathbb{N} est soit finie, soit en bijection avec \mathbb{N}.


Quelques petits rappels: Toute partie non vide de \mathbb{N} admet un plus petit élément, et toute partie non vide et majorée de \mathbb{N} admet un plus grand élément.


Soit J une partie non finie de \mathbb{N}.

1) Vérifie qu'on peut définir une application f:\mathbb{N}\rightarrow J telle que f(0)=\min J et f(n)=\min (J\setminus \{f(0),...,f(n-1)\}) pour tout entier n\geq 1.

2) Montre que f est strictement croissante (et donc injective).

3) Soit j\in J et K=\{n\in \mathbb{N}:\ f(n)\leq j\}.
Montres que 0\in K et que K est majoré par j. Tu poses ensuite k=\max\ K, tu montres que f(k)=j,  
et déduis-en que J est en bijection avec \mathbb{N}.

Posté par
H_aldnoer
re : Tribu / Algèbre de Boole 26-07-08 à 18:11

Ok pour l'antisymétrie.



Je ne comprend pas ta démarche à la fin.
Avec un ensemble \Large{ X } dénombrable, on convient que soit \Large{ X } est dénombrable i.e. s'injecte dans \Large{ \mathbb{N} }, soit \Large{ X } est infini dénombrable i.e. équipotent à \Large{ \mathbb{N} } ?

Cela m'échappe encore !

On donne une définition pour "dénombrable" avec l'injection et une autre pour "infini dénombrable" avec la bijection.
Tu sembles raisonner avec une seule définition, la bijection, pour prendre en compte les deux cas.

Je n'arrive pas à bien comprendre ce point.



Lorsqu'on dit "soit un ensemble dénombrable..." , que faut-il comprendre exactement ?
Que cet ensemble s'injecte dans \Large{ \mathbb{N} } ou que cet ensemble peut s'injecter dans \Large{ \mathbb{N} } tout comme être en bijection avec \Large{ \mathbb{N} } ??

Posté par
Arkhnor
re : Tribu / Algèbre de Boole 26-07-08 à 18:15

Bonjour.

Je me permet de répondre à ta question.

Il me semble que l'on dit qu'un ensemble est dénombrable s'il existe une bijection entre cet ensemble et \mathbb{N}.
S'il existe une injection de cet ensemble vers \mathbb{N}, on dit qu'il est au plus dénombrable.

Une citation de Wikipédia :

Citation :
Sont parfois également qualifiés de dénombrables les ensembles finis, dont les éléments peuvent être numérotés par les entiers positifs inférieurs à une valeur donnée. Cependant, il est courant de réserver l'adjectif « dénombrable », tout comme sa négation, aux seuls ensembles infinis.


Posté par
H_aldnoer
re : Tribu / Algèbre de Boole 26-07-08 à 18:24

Bon j'espère avoir bien compris !


On se donne \Large{ X } un ensemble.

Soit cet ensemble s'injecte dans \Large{ \mathbb{N} } et il est dit au plus dénombrable.
Soit cet ensemble est en bijection avec \Large{ \mathbb{N} } et est dit dénombrable.
Sinon, il est dit non dénombrable.


On remarque qu'un ensemble dénombrable et aussi au plus dénombrable !
Je crois que c'est cette derrière remarque qui m'a perturbé !


Est-ce bien cela ?

Posté par
Arkhnor
re : Tribu / Algèbre de Boole 26-07-08 à 18:27

C'est cela !

Si tu ne l'as pas lu, je te conseille l'article de Wikipédia :

Posté par
H_aldnoer
re : Tribu / Algèbre de Boole 26-07-08 à 18:27

Du coup, pour la preuve de :

Citation :
Un ensemble est dénombrable \Large{ \Rightarrow } si il est fini ou infini dénombrable.



Je me suis dit :
Soit cet ensemble est fini et c'est fini.

Soit cet ensemble est infini, comme il est dénombrable, cet ensemble est infini et dénombrable donc infini dénombrable.



Cela se tient-il ?
Ou dois-je passer par la méthode de romu ?

Posté par
romu
re : Tribu / Algèbre de Boole 26-07-08 à 18:36

Ta définition de "dénombrable" H, correspond à la définition de "au plus dénombrable" de wiki.
Et avec tes définitions, ça parait clair qu'un ensemble infini dénombrable est un ensemble dénombrable.


Citation :
On donne une définition pour "dénombrable" avec l'injection et une autre pour "infini dénombrable" avec la bijection.
Tu sembles raisonner avec une seule définition, la bijection, pour prendre en compte les deux cas.


Avec ta définition, dire que X est dénombrable équivaut à dire que X s'injecte dans \mathbb{N}, donc est en bijection avec une partie I de \mathbb{N} (si f:X\rightarrow \mathbb{N} est une telle injection, on a par exemple I=f(X) ).

C'est pour ça que je parle en termes de bijection, mais je raisonne bien avec l'injection pour pouvoir couvrir les deux cas.

Posté par
romu
re : Tribu / Algèbre de Boole 26-07-08 à 18:39

Citation :
Cela se tient-il ?
Ou dois-je passer par la méthode de romu ?


oui ça se tient, j'avais zappé qu'on disposait du résultat:

Citation :
Un ensemble est infini dénombrable si et seulement si il est infini et dénombrable par le théorème de Bernstein.

Posté par
H_aldnoer
re : Tribu / Algèbre de Boole 26-07-08 à 18:43

Parfait !



Je te remercie encore romu.
Un merci aussi à Arkhnor pour son intervention.

Posté par
romu
re : Tribu / Algèbre de Boole 26-07-08 à 18:45

Posté par
Arkhnor
re : Tribu / Algèbre de Boole 26-07-08 à 19:15

De rien



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