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Bijection vers N

Posté par
homomorhisme2
22-10-21 à 12:21

bon jours les amis je suis nouveau sur ce forum et j espère que vous  puissiez m aider a résoudre cet exercice faisant partie d un devoir à la maison

on note P_f(N) l'ensemble des parties finie de N
l'application D de N  vers N qui A\rightarrow \sum{2^a}a appartient à A
montrer que D est bijective
j'ai demontrer que  chaque n a un antécédent il me reste l unicité

Posté par
etniopal
re : Bijection vers N 22-10-21 à 12:32

      Bonjour,
    Ne connais tu pas  la "numération en base 2 " ?

Posté par
homomorhisme2
re : Bijection vers N 22-10-21 à 12:40

oui mais je crois qu il faut démontrer la bijection sans se référer au système de numération

Posté par
DOMOREA
Bijection vers N 22-10-21 à 13:23

bonjour,

Citation :
on note P_f(N) l'ensemble des parties finie de N
l'application D de N  vers N qui A\rightarrow \sum{2^a}a appartient à A


Tu ne pourrais pas être plus clair sur tes notations?

Posté par
homomorhisme2
re : Bijection vers N 22-10-21 à 15:50

A\rightarrow \sum{2^a}, a \in A

Posté par
Ulmiere
re : Bijection vers N 22-10-21 à 16:36

Si k_1>2^{l_1} et k_2>2^{l_2}
et k_1 + 2^{l_1} = k_2 + 2^{l_2}

1) Que se passe-t-il si je divise cette égalité par 2^{\min(l_1,l_2)} ?
2) À quelle condition puis-je la diviser par 2^{\max(l_1,l_2)} ? Est-il possible qu'elle ne soit pas satisfaite ? (réponse : non)
3) Conclusion l_1 = l_2 et k_1 = k_2

Posté par
Ulmiere
re : Bijection vers N 22-10-21 à 16:38

J'ai oublié de préciser que k_1 et k_2 sont pairs. Tu peux même si tu veux supposer que ce sont des puissances de 2

Posté par
homomorhisme2
re : Bijection vers N 22-10-21 à 17:17

oui si on divise
 \\  k_1 + 2^{l_1} = k_2 + 2^{l_2} par2^{\min(l_1,l_2)} ?
on aura si l_1 est différent de l-2  un nombre pair  egal un nombre impair contradiction
mais comment rédiger tout ça?

Posté par
homomorhisme2
re : Bijection vers N 22-10-21 à 17:22

pardon M. Ulmiere
j'ai oublié de demander comment tu as choisis l1 et l2

Posté par
Ulmiere
re : Bijection vers N 22-10-21 à 19:03

On considère deux parties finies A et B. On peut les écrire A = \{i_1,i_2,\cdots, i_n\} et B = \{j_1,j_2,\cdots, j_m\} avec i_1 < i_2 < \cdots < i_n et j_1 < j_2 < \cdots < j_m

On suppose que D(A) = D(B), c'est-à-dire que

(2^{i_n} + \cdots + 2^{i_2}) + 2^{i_1} = (2^{j_m} + \cdots + 2^{j_2}) + 2^{j_1}

Quitte à intervertir les rôles de A et B, on peut supposer sans perte de généralité que i_1 \gesqlant j_1


Je te propose deux méthodes de résolution de l'exercice.

Méthode 1 :
D(A) est divisible par 2^{i_1} et égal à D(B), donc D(B) est divisible aussi par 2^{i_1}. D'où i_1 \leqslant j_1 et donc leur égalité. Par récurrence (immédiate) basée sur cette initialisation, n = m et pour tout 1\leqslant k \leqslant m, i_k = j_k. Note que j'occulte une difficulté : il peut y avoir besoin d'intervertir plusieurs fois les rôles de A et B. C'est ce qui fait qu'on finit par avoir l'égalité entre n et m, mais je t'encourage à essayer de le rédiger.


Méthode 2 :
Comme D(A) et D(B) sont des sommes de puissances de 2, ce sont en particulier des réels strictement positifs.
SAUF bien sûr quand A ou B est vide. C'est un cas à part : 0 est le seul entier qui s'écrive comme la somme de zéro puissances de deux...

Puisque D(A)=D(B), on a aussi i_n = \left\lfloor \ln_2 D(A)\right\rfloor = \left\lfloor \ln_2 D(B)\right\rfloor = j_m.
On recommence ensuite l'opération avec D(A)-2^{i_n} = D(B)-2^{j_m} pour en déduire que i_{n-1} = j_{m-1}.
A chaque fois, l'égalité des parties entières des logs en base 2 nous dit que les deux réels comparés ont le même nombre de chiffres, c'est à dire qu'il reste le même nombre de chiffres (i_k, i_{k-1}, \cdots i_1) à traiter. Au bout de la récurrence on a bien n=m et i_k = j_k pour tout k\in[\![1,n]\!], i.e A = B.




Remarque : le nombre de chiffres en base b d'un entier p est \left\lfloor \ln_b(p)\right\rfloor + 1.
Parce que p a k chiffres ssi b^{k-1} \leqslant p < b^k ssi k-1 \leqslant \ln_b p < k ssi k = \left\lfloor \ln_b(p) + 1\right\rfloor = \left\lfloor \ln_b(p)\right\rfloor + 1

Posté par
Ulmiere
re : Bijection vers N 22-10-21 à 19:05

Correction:
Quitte à intervertir les rôles de A et B, on peut supposer sans perte de généralité que i_1 \geqslant j_1

Posté par
homomorhisme2
re : Bijection vers N 22-10-21 à 19:47

merci infiniment cher ami
la deuxième méthodes m(apparait plus facile

Posté par
homomorhisme2
re : Bijection vers N 22-10-21 à 19:57

 D(B)  est  divisible\ aussi\ par\ 2^{i_1}. D'où  \i_1 \leqslant j_1
j ai pas bien compris ce passage

Posté par
DOMOREA
Bijection vers N 22-10-21 à 21:07

bonjour,
D:P_{f}(N)\rightarrow N ; A\rightarrow \sum_{a\inA}2 ^a n'est pas une bijection car 0 n'a pas d'antécédent
il faut donc que l'ensemble d'arrivée soit N* on a  D({0})=1.
On peut démontrer que D est bijective en montrant que tout n de N* possède un antécédent unique.

remarquons que on peut ranger les éléments de A qui sont tous distincts dans l'ordre croissant
l'ensemble des I_n=[2^n;2^{n+1}[ n\in N constitue une partition de N*

Par récurrence

hypothèse de récurrence
Si n\in I_p possède un antécédent unique A dans P_f(N) alors tout n\in I_{p+1} n possède un antécedent unique A' dans P_f(N)

initialisation
n\in[1,2 [ comme n\in[2;2^2[ possèdent un unique antécédent 1=D({0}),, 2=D({1}) ,3=D({0;1})

Supposons l'hypotèse vraie pour n\in I_n
\forall n\in N*,\exists! I_n, n\in I_n,on a donc 2^n\leq n<2^{n+1} et n-2^n<2^n
n-2^n  possède un unique antécédent A et n possède A'=A U {n}  comme unique antécedent

Posté par
homomorhisme2
re : Bijection vers N 23-10-21 à 09:56

merci beaucoup DOMOREA
    je retiens cette méthode, elle est intéressantes

Posté par
carpediem
re : Bijection vers N 23-10-21 à 10:27

salut

la méthode Ulmiere est pourtant simple ... même si je la trouve compliquée dans sa formulation ce me semble-t-il !!

soient A et B deux parties finies ayant même image n par la fonction f

donc  f(A) = n = \sum_{a\in A} 2^a  et  f(B) = n = \sum_{b \in B} 2^b

notons p = Min A et q = Min b alors :

n = 2^p \sum_{a \in A} 2^{a - p} = 2^q \sum_{b \in B} 2^{b - q}

si p \ne q alors il est aisé de montrer qu'on arrive à l'égalité  : pair = impair

donc p = q

et par récurrence descendante on considère alors l'entier n_1 = n - 2^p = n - 2^q

et on recommence ...

N est minoré donc cette récurrence s'arrête et montre alors que A = B ...

Posté par
homomorhisme2
re : Bijection vers N 23-10-21 à 11:35

  merci carpediem
    c' est encore plus simple

Posté par
carpediem
re : Bijection vers N 23-10-21 à 12:30

de rien



bien entendu il faut fignoler la rédaction et entrer dans les détails !!

Posté par
homomorhisme2
re : Bijection vers N 23-10-21 à 14:22

dans le raisonnement de DOMOREA  
il dit que d est une bijection de [tex]
_{f}(N)\rightarrow N^* ; /tex]

Posté par
homomorhisme2
re : Bijection vers N 23-10-21 à 14:28

excusez le message précèdent voila ce que je voulais écrire
dans le raisonnement de DOMOREA  
il dit que D est une bijection de P_f (N^*)\rightarrow N
EN REALITE C ERTS VERS N
car D(ensemble vide)=0

Posté par
homomorhisme2
re : Bijection vers N 23-10-21 à 14:40

P_f( \emptyset)=0



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