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Niveau Maths sup
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Bijection

Posté par Profil Ramanujan 25-06-19 à 02:24

Bonsoir,

Soit E un ensemble et A \subset E.
Montrer que l'application u : A \mapsto 1_A est une bijection de \mathcal{P}(E) sur \mathcal{F}(E, \{0,1\}).


L'indication est : on pourra exhiber l'application réciproque.

Pour la trouver, d'après mon cours sur les bijections, je dois prendre un élément de f \in \mathcal{F}(E, \{0,1\}) soit une application de E dans \{0,1\} et résoudre :

u(A) = f d'inconnue A. Je cherche donc l'ensemble A vérifiant l'équation u(A)=f. Sauf que je ne vois pas comment m'y prendre

Posté par
jsvdb
re : Bijection 25-06-19 à 03:00

Bonjour Ramanujan.

Effectivement, tu peux exhiber l'application réciproque :

Soit I : E \mapsto \{0,1\}.

Alors tu peux poser A(I) = \{x\in E~/~I(x) = 1\}.

Vérifie que l'application A :\mathcal{F}(E, \{0,1\})\rightarrow \mathfrak P(E) est bien définie et est réciproque de l'application u.

Posté par Profil Ramanujanre : Bijection 25-06-19 à 03:16

Ok merci, je vais essayer de faire ça, mais comment savez-vous qu'il faut prendre :

A(I)= I^{-1} (\{1 \}) ?  

Posté par Profil Ramanujanre : Bijection 25-06-19 à 08:39

Aussi je ne comprends pas pourquoi \mathcal{F}(E, \{0,1\}) est un ensemble...

Posté par
luzak
re : Bijection 25-06-19 à 08:58

Bonjour

Citation :
Aussi je ne comprends pas pourquoi \mathcal{F}(E, \{0,1\}) est un ensemble...

Comment sais-tu reconnaître qu'un objet est un ensemble ou pas ?

Posté par Profil Ramanujanre : Bijection 25-06-19 à 09:03

Soit f une application de E dans \{0,1\}

On a u(A) = f \Leftrightarrow f =1_A \Leftrightarrow  \forall x \in E , f(x)= \begin{cases}
 \\ 1 \ \text{si} \ x \in A \\
 \\ 0 \ \text{sinon} \\ \end{cases}

Mais je ne comprends pas comment trouver A en fonction de f à partir de cette équation...

Posté par
lionel52
re : Bijection 25-06-19 à 09:55

Oui donc tu n'as pas compris ce qu'était cette fonction. Y a rien de sorcier, si tu comprends ce qu'est une fonction caractéristique ça prend une ligne.


Tu prends f une fonction de E dans {0,1} et si tu notes A l'ensemble des x tels que f(x) = 1, alors f = 1A

Posté par Profil Ramanujanre : Bijection 25-06-19 à 11:22

luzak @ 25-06-2019 à 08:58

Bonjour
Citation :
Aussi je ne comprends pas pourquoi \mathcal{F}(E, \{0,1\}) est un ensemble...

Comment sais-tu reconnaître qu'un objet est un ensemble ou pas ?


Non je n'ai pas vu cette notion.

Posté par Profil Ramanujanre : Bijection 25-06-19 à 11:23

Si j'ai compris ce qu'est cette fonction mais je ne vois pas comment trouver A en fonction de f tel que : f=1_A

Posté par
lionel52
re : Bijection 25-06-19 à 11:28

Donc tu n'as pas compris ce qu'est cette fonction CQFD ! Décris la avec des mots

Posté par Profil Ramanujanre : Bijection 25-06-19 à 12:13

La fonction caractéristique 1_A est une application d'un ensemble E à valeurs dans \{0,1\} qui vaut 1 si x est dans A et 0 si x est dans le complémentaire de A

Posté par
lionel52
re : Bijection 25-06-19 à 12:38

Et donc réciproquement si f est une application qui prend les valeurs 0 ou 1 tu peux pas construire un ensemble simple tel que f=1A ??

Posté par
luzak
re : Bijection 25-06-19 à 17:20

Citation :
Aussi je ne comprends pas pourquoi \mathcal{F}(E, \{0,1\}) est un ensemble...

Tu as répondu en définissant "fonction caractéristique" mais tu n'as pas répondu à la question : qu'est-ce qu'une fonction ? (ou si tu préfères qu'est-ce qu'une application ?)

Posté par
lafol Moderateur
re : Bijection 25-06-19 à 20:34

bonjour
c'est incroyable de raconter des trucs comme ça sans comprendre ce qu'on dit !

Ramanujan @ 25-06-2019 à 12:13

La fonction caractéristique 1_A est une application d'un ensemble E à valeurs dans \{0,1\} qui vaut 1 si x est dans A et 0 si x est dans le complémentaire de A


avec ça tu ne vois pas comment fabriquer A à partir de f, lorsque f ne prend que les valeurs 0 et 1 ?

Posté par
mousse42
re : Bijection 25-06-19 à 21:02

Salut
Voici une proposition

Surjectivité :

Soit y\in \mathcal{F}(E, \{0,1\}). Puisque y:E\to \{0,1\}. On pose X:=\{x\in E, y(x)=1\} tel que  u(X):=\mathbf{1}_X

Injectivité :

Soient  X,X'\in \mathcal{P}(E)

u(X)=u(X')\iff \forall x\in E,\; \mathbf{1}_X(x)=\mathbf{1}_{X'}(x)\iff\left\lbrace\begin{array}{ll}x\in X\implies x\in X'\\x\in X'\implies x\in X\end{array}\iff X=X'

Posté par Profil Ramanujanre : Bijection 25-06-19 à 21:28

@Luzak
Une application ou fonction  u : E \longrightarrow F est un triplet (E,F,\Gamma)\Gamma est le graphe de E vers F tel que pour tout x \in E, il existe un unique y \in F tel que (x,y) \in \Gamma.


@Lafol et @ Lionel

En faisant un dessin, et en testant pour E=\R et A=[0,2], je trouve en notant v l'application réciproque qu'il faut prendre v(f)=f^{-1}(\{1 \})

Notons : u : \mathcal{P}(E) \longrightarrow \mathcal{F}(E, \{0,1\}) \\ A \mapsto 1_A et v :  \mathcal{F}(E, \{0,1\}) \longrightarrow  \mathcal{P}(E) \\ f \mapsto f^{-1}(\{1 \})

Montrons que v \circ u = Id_{\mathcal{P}(E)}

\forall A \in \mathcal{P}(E), (v \circ u)(A) = v(u(A)) =v(1_A) = 1_A ^{-1} (\{1 \})

D'où : (v \circ u)(A) = \{ X \in E , 1_A (X) =1 \} = A Ainsi on a montré que : v \circ u = Id_{\mathcal{P}(E)}

Montrons à présent que : u \circ v = Id_{\mathcal{F}(E, \{0,1\})}

Soit f \in \mathcal{F}(E, \{0,1\})

u(v(f)) = u(f^{-1}(\{1 \}))= 1_{f^{-1}(\{1 \})} = \cdots   Je bloque à ce stade

Posté par
lafol Moderateur
re : Bijection 25-06-19 à 21:46

C'est comme d'habitude ! pour identifier une fonction, on cherche ce qu'elle associe à chaque élément de son ensemble de départ !

Posté par Profil Ramanujanre : Bijection 25-06-19 à 21:53

u(v(f)) = u(f^{-1}(\{1 \}))= 1_{f^{-1}(\{1 \})} = \begin{cases} 1 \ \text{si} \  x \in {f^{-1}(\{1 \})} \\ 0 \ \text{sinon}  \end{cases}

Je ne vois pas comment montrer que ça vaut f

Posté par
lafol Moderateur
re : Bijection 25-06-19 à 22:46

la dernière égalité est une énormité
u(v(f)) est une fonction, pas un nombre !
pour vérifier que u(v(f)) = f il suffit de vérifier que pour tout x de E, u(v(f))(x) = f(x), comme d'habitude
et tu as deux cas à considérer : soit f(x) vaut 0, soit f(x) vaut 1 (puisque f est à valeurs dans {0;1} il n'y a pas d'autre possibilité)

Posté par Profil Ramanujanre : Bijection 25-06-19 à 23:11

D'accord merci.

Montrons que \forall x \in E : u(v(f)) (x) = f(x) par disjonction de cas.

1er cas : f(x)=0

La fonction nulle n'a pas d'image réciproque par le singleton \{1 \} donc :

Si f(x)=0 alors  u(v(f)) (x) = u(v(0)) = 1_{\emptyset} = 0 car "x \in \emptyset" est une assertion fausse.

2ème cas : f(x)=1

L'image réciproque de la fonction constante égale à 1 par le singleton  \{1 \} vaut E tout entier.

Si f(x)=1 alors  u(v(f)) (x) = u(v(1)) = 1_{E} = 1

On a montré  \forall x \in E : u(v(f)) (x) = f(x)

Posté par Profil Ramanujanre : Bijection 25-06-19 à 23:26

mousse42 @ 25-06-2019 à 21:02

Salut
Voici une proposition

Surjectivité :

Soit y\in \mathcal{F}(E, \{0,1\}). Puisque y:E\to \{0,1\}. On pose X:=\{x\in E, y(x)=1\} tel que  u(X):=\mathbf{1}_X

Injectivité :

Soient  X,X'\in \mathcal{P}(E)

u(X)=u(X')\iff \forall x\in E,\; \mathbf{1}_X(x)=\mathbf{1}_{X'}(x)\iff\left\lbrace\begin{array}{ll}x\in X\implies x\in X'\\x\in X'\implies x\in X\end{array}\iff X=X'


Je n'ai pas compris votre raisonnement.

Posté par
mousse42
re : Bijection 25-06-19 à 23:41

c'est une proposition je ne garanti pas que mon raisonnement est exact.

Puisque l'on veut montrer que u est une bijection, j'ai montré que u est injective et surjective.

Posté par
lafol Moderateur
re : Bijection 26-06-19 à 20:20

Ramanujan @ 25-06-2019 à 23:11

D'accord merci.

Montrons que \forall x \in E : u(v(f)) (x) = f(x) par disjonction de cas.

1er cas : f(x)=0

La fonction nulle n'a pas d'image réciproque par le singleton \{1 \} donc :

la phrase en rouge ne veut strictement rien dire ....
Citation :

Si f(x)=0 alors  u(v(f)) (x) = u(v(0)) = 1_{\emptyset} = 0 car "x \in \emptyset" est une assertion fausse.

n'importe quoi ! u(v(0)) n'a aucun sens ! 0 est un nombre, alors que l'argument de uov doit être une fonction !


mêmes âneries pour le deuxième cas

Posté par Profil Ramanujanre : Bijection 26-06-19 à 20:35

Bah non je parlais de la fonction nulle. Comment voulez vous l'écrire à part 0 ?

Pareil quand j'écris u \circ v (1) le 1 désigne la fonction constante égale à 1.

Comment l'écrire alors ?

Posté par
lafol Moderateur
re : Bijection 26-06-19 à 20:42

c'est encore plus faux, si c'est possible, dans ce cas ...
reprenons, tu en étais là :

Ramanujan @ 25-06-2019 à 21:53

u(v(f)) = u(f^{-1}(\{1 \}))= 1_{f^{-1}(\{1 \})}



et tu devais montrer que c'est égal à f

il faut donc que tu calcules u(v(f))(x) = u(f^{-1}(\{1 \}))(x)= 1_{f^{-1}(\{1 \})}(x) pour x tel que f(x) =1 , puis pour x tel que f(x) = 0

Posté par
mousse42
re : Bijection 27-06-19 à 00:10

Bonsoir  lafol

Est-ce que ma proposition est correcte?

Posté par Profil Ramanujanre : Bijection 27-06-19 à 01:26

@Lafol

Ça correspond à mon raisonnement précédent....

Si f(x)=0 alors f^{-1}(\{1 \}) = \emptyset et 1_{\emptyset}=0

Si  f(x)=1 alors f^{-1}(\{1 \}) = E et 1_{E}=1

Posté par
lafol Moderateur
re : Bijection 27-06-19 à 10:28

C'est archi faux ! Ce n'est pas parce que pour CE x, f(x) vaut 0 ou 1 que f est la fonction nulle ou constante égale à 1 !

Posté par Profil Ramanujanre : Bijection 27-06-19 à 12:03

@Lafol

Je ne comprends pas votre remarque ni pourquoi j'aurais faux. Pourquoi vous parlez de CE, il n'y a pas de complémentaire dans cette démo

Posté par
lafol Moderateur
re : Bijection 27-06-19 à 12:06

Ce, mot de la langue française, démonstratif, mis en capitales pour insister sur le fait qu'on parle de CELUI CI et pas des autres

Posté par Profil Ramanujanre : Bijection 27-06-19 à 12:11

Ah je pense comprendre le problème, f(x) ne vaut pas 0 ou 1 forcément pour tout x \in E.

Comment contourner ce problème alors ?

Posté par
lafol Moderateur
re : Bijection 27-06-19 à 13:53

Mais ça n'est pas un problème ! Relis ce que j'ai écrit à 20h42 sans oublier les (x)....

Posté par
luzak
re : Bijection 27-06-19 à 17:42

@ Ramanujan
Je crois que tu aurais moins de problème s'il tu voulais bien réfléchir aux différents ensembles qui interviennent :
Je note K=\{0,1\} et B^A l'ensemble des applications de A dans B.
Lorsque u\in (K^E)^{\mathcal{P}(E)},\;v\in(\mathcal{P}(E))^{K^E},\;f\in K^E,\;x\in E
l'expression
.    f(x) désigne un élément de K
.    v(f) est un élément de \mathcal{P}(E)
.    u(v(f)) est élément de K^E
.    (u(v(f))(x) est élément de K
.    v(f(x)),\;u(v(f(x))) n'ont aucun sens .
Il est donc indispensable de bien écrire toutes les parenthèses !

Posté par Profil Ramanujanre : Bijection 28-06-19 à 02:25

Ok merci Luzak pour ces précisions, je n'avais pas compris en effet.

Mais par contre dans mon cours il est écrit u \circ v (x) = u (v(x))

Alors pourquoi ici (u(v(f)))(x) est différent de u(v(f(x))) ?

Posté par Profil Ramanujanre : Bijection 28-06-19 à 02:27

Je n'ai pas compris comment calculer

u(v(f))(x) = u(f^{-1}(\{1 \}))(x)= 1_{f^{-1}(\{1 \})}(x) pour x tel que f(x) =1 , puis pour x tel que f(x) = 0

Posté par
luzak
re : Bijection 28-06-19 à 08:27

J'ai ajouté des parenthèses pour que ce soit sans équivoque.

Si f(x)=1 que peux-tu dire de x par rapport à f^{-1}(\{1\}) ?

Posté par
lionel52
re : Bijection 28-06-19 à 09:48

Jcomprends pas pourquoi on se complique la vie à montrer que v est la réciproque. Les notations sont horribles et Ramanujan semmele les pinceaux.

Le plus simple c'est de montrer simplement la bijectivité
Injectivité : Si 1A = 1B alors...
Surjectivité : Soit f application de E dans {0,1}

Posté par
luzak
re : Bijection 28-06-19 à 10:11

1. C'est lui qui a choisi cette voie !
2. S'il "s'emmêle les pinceaux" c'est une bonne chose de l'aider à les démêler !

3. Si on continue avec ce que tu proposes tu es bien obligé de définir un antécédent pour f, lequel se nommerait f^{-1}(\{1\}) et on retombe sur des pinceaux emmêlés !

Posté par Profil Ramanujanre : Bijection 28-06-19 à 12:15

luzak @ 28-06-2019 à 08:27

J'ai ajouté des parenthèses pour que ce soit sans équivoque.

Si f(x)=1 que peux-tu dire de x par rapport à f^{-1}(\{1\}) ?


f^{-1}(\{1\}) = \{x \in E, f(x)=1 \}

Alors si f(x)=1 on a x \in f^{-1}(\{1\})  .

Mais ensuite je ne vois pas...

Posté par Profil Ramanujanre : Bijection 28-06-19 à 13:14

Ah je crois avoir enfin compris !

u(v(f))(x) = u(f^{-1}(\{1 \}))(x)= 1_{f^{-1}(\{1 \})}(x)

Si f(x)=1 alors x \in {f^{-1}(\{1 \})} donc u(v(f))(x)=1=f(x)

Si f(x)=0 alors x \notin {f^{-1}(\{1 \})}  donc u(v(f))(x)=0=f(x)

Posté par Profil Ramanujanre : Bijection 28-06-19 à 13:46

J'ai une question subsidiaire :

On a utilisé f^{-1}(\{1 \})

Est-ce faux d'utiliser f^{-1}(1 ) ? Pourquoi ?

Posté par
FLEURISTIN
re : Bijection 28-06-19 à 13:58

Certain l'utilise, mais en théorie ce n'est pas correct (voir même aucun sens quand f n'est pas bijective).
Si cette notation désigne l'image réciproque d'une partie de l'ensemble d'arrivée, il est donc normal de mettre des accolades.
Sinon elle désigne l'image du nombre 1 par l'application f-1 si celle-ci est bijective.

Posté par
lafol Moderateur
re : Bijection 28-06-19 à 14:12

Ramanujan @ 28-06-2019 à 13:14

Ah je crois avoir enfin compris !

u(v(f))(x) = u(f^{-1}(\{1 \}))(x)= 1_{f^{-1}(\{1 \})}(x)

Si f(x)=1 alors x \in {f^{-1}(\{1 \})} donc u(v(f))(x)=1=f(x)

Si f(x)=0 alors x \notin {f^{-1}(\{1 \})} donc u(v(f))(x)=0=f(x)


ooooouuuuuufffffff ! enfin !

Posté par Profil Ramanujanre : Bijection 28-06-19 à 15:03

FLEURISTIN @ 28-06-2019 à 13:58

Certain l'utilise, mais en théorie ce n'est pas correct (voir même aucun sens quand f n'est pas bijective).
Si cette notation désigne l'image réciproque d'une partie de l'ensemble d'arrivée, il est donc normal de mettre des accolades.
Sinon elle désigne l'image du nombre 1 par l'application f-1 si celle-ci est bijective.


Ok merci ici on parlait d'image réciproque donc bien un ensemble.

Posté par
luzak
re : Bijection 28-06-19 à 18:25

Oui mais on fait souvent cet abus de notation, en particulier quand on écrit, pour un morphisme, f^{-1}(0)=\ker f.
Avec un peu d'attention ce n'est pas bien dangereux.

Posté par
verdurin
re : Bijection 28-06-19 à 18:58

Bonsoir,
je trouve que les notations usuelles sont vraiment mauvaises.
Mais je ne saurais pas proposer mieux.

Quand on donne une application f d'un ensemble E dans un ensemble F on a aussitôt :
     -- une application de P(E) dans P(F), que l'on note aussi f, définie par
         AP(E) f(A)={f(x) | xA}
     -- une application de P(F) dans P(E), que l'on note f-1, définie par
         BP(F) f-1(B)={xE | f(x)B}

Il est clair que fof-1 n'est pas l'identité en général.
Ce qui est malheureux.

Bien sur, en tenant compte du contexte, il n'y a en général pas d'ambiguïté.

Mais je trouve quand même que c'est gênant.

Posté par
luzak
re : Bijection 29-06-19 à 09:50

Certains collègues notent, pour les débutants, \overset{-1}f pour désigner l'image réciproque !



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