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Niveau Licence Maths 1e ann
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Ensemble des f: N -> {0,1} dénombrable?

Posté par
mlimlitch
28-12-13 à 13:09

Bonjour, la question est dans le titre.

Je voudrais savoir si ma réflexion est correcte:

Pour démontrer que c'est vrai, je construis une fonction .

:F
                                F(f)
                               Où (f):=2^i * f(i).
Pour tout i appartenant à

Chaque image par est donc le nombre 'en binaire' juste qu'on commence par multiplier avec 1 à gauche et non pas à droite du nombre. Ceci est une fonction injective car chaque fonction dans l'ensemble donc chaque suite de 0 et de 1 est unique et donc la somme l'est aussi.

Merci pour vos réponses!

Posté par
idm
re : Ensemble des f: N -> {0,1} dénombrable? 28-12-13 à 13:23

Salut,
Honnêtement, je ne comprend pas trop ce que tu fais, mais ça dois certainement être faux car cet ensemble n'est pas dénombrable. En effet, il est en bijection avec \mathcal P(\N) qui est l'ensemble des partie de N.

Posté par
idm
re : Ensemble des f: N -> {0,1} dénombrable? 28-12-13 à 13:24

errata:
qui est l'ensemble des partie de

Citation :
\red\N

Posté par
idm
re : Ensemble des f: N -> {0,1} dénombrable? 28-12-13 à 13:24

décidemment:
qui est l'ensemble des partie de \red \N

Posté par
mlimlitch
re : Ensemble des f: N -> {0,1} dénombrable? 28-12-13 à 13:38

D'accord, et comment voir cette bijection?
ok on a démontré dans le cours que l'ensemble des parties de n'est pas dénombrable car il n'existe pas de surjection de vers cet ensemble. Mais comment justifier rigoureusement qu'un ensemble qui est en bijjection aves P() n'est pas dénombrable non plus?

Posté par
Camélia Correcteur
re : Ensemble des f: N -> {0,1} dénombrable? 28-12-13 à 14:45

Bonjour

Tu connais la définition d'un ensemble dénombrable? Montre que tu ce qui est en bijection avec un ensemble dénombrable est aussi dénombrable.

Posté par
douzaine
re : Ensemble des f: N -> {0,1} dénombrable? 28-12-13 à 14:53

Bonjour,

Le raisonnement serait correct si la somme \sum \limits_{n \in \mathbb{N}} 2^n f(n) existait toujours. Or ce n'est le cas que pour des suites à support fini.
Ce que tu as établi est que l'ensemble des suites de \{0;1\} à support fini, et de manière équivalente l'ensemble des parties finies de \mathbb{N}, est dénombrable.

Pour faire converger la somme, on peut passer à \sum \limits_{n \in \mathbb{N}} 2^{-n} f(n).
On peut montrer de cette façon que card(\mathbb{R}) = card(\{0;1\}^{\mathbb{N}}) et que l'ensemble des suites de \{0;1\} périodiques est dénombrable.

Posté par
idm
re : Ensemble des f: N -> {0,1} dénombrable? 28-12-13 à 14:59

Un ensemble qui est en bijection avec un ensemble non dénombrable est non dénombrable.  

Posté par
mlimlitch
re : Ensemble des f: N -> {0,1} dénombrable? 28-12-13 à 15:27

Mais est-ce que le raisonnement donnénpar douzaine montre que c'est dénombrable? D'après idm ce n'est pas le cas.

Et concernant la bijection mentionnée par idm; comment la définir?

Posté par
idm
re : Ensemble des f: N -> {0,1} dénombrable? 28-12-13 à 15:38

Je laisse douzaine répondre à ta question concernant son post

Pour la bijection, c'est en fait assez clair, prendre
\Phi: \mathcal F(\N,\{0,1\})\to \mathcal P(\N), \begin{pmatrix}f_A:\N&\longrightarrow\{0,1\}\\ n&\longmapsto \begin{cases}1& si\ n\in A\\0& sinon\end{cases}\end{pmatrix}\mapsto A

Ce qui signifie en gros que tout élément de \mathcal P(\N), il existe une unique fonction f:\N\to\{0,1\} qui détermine A (ou telle que \Phi(f)=A). Il s'agit en fait de la fonction caractéristique.

Tu comprend mieux ?

Posté par
Camélia Correcteur
re : Ensemble des f: N -> {0,1} dénombrable? 28-12-13 à 15:40

Bon, c'est en train de partir en vrille...

douzaine t'a expliqué pourquoi ton raisonnement est faux, et t'a même donné un raffinement... Il ou elle n'a jamais dit que l'ensemble de TOUTES les fonctions de \N dans \{0,1\} est dénombrable.

Pour répondre à ta question: Soit A une partie de \N On définit \varphi_A : \N\to \{0,1\} en posant \varphi_A(n)=1 si n\in A et \varphi_A(n)=0 si n\notin A.

Montre que \varphi:{\cal P}(\N)\to {\cal F}(\N,\{0,1\}) définie par \varphi(A)=\varphi_A est bijective.

Posté par
idm
re : Ensemble des f: N -> {0,1} dénombrable? 28-12-13 à 15:43

Je me rend compte que ma fonction n'est pas très lisible. La voici donc plus lisible:

\begin{array}{rl}\Phi: \mathcal F(\N,\{0,1\})&\longrightarrow \mathcal P(\N),\\
 \\ \left(\begin{array}{rl}f_A:\N&\rightarrow\{0,1\},\\ n&\mapsto \begin{cases}1& si\ n\in A\\0& sinon\end{cases}\end{array}\right)&\longmapsto A\end{array}

Posté par
idm
re : Ensemble des f: N -> {0,1} dénombrable? 28-12-13 à 15:44

@camelia: Ma bijection serait fausse ? merci.

Posté par
Camélia Correcteur
re : Ensemble des f: N -> {0,1} dénombrable? 28-12-13 à 15:48

Nous avons posté en même temps, donc je n'avais pas vu ta bijection. Mais elle est à l'envers! Telle que tu l'écris, tu dois partir d'une f quelconque et lui faire correspondre une partie!

Posté par
idm
re : Ensemble des f: N -> {0,1} dénombrable? 28-12-13 à 15:54

oui c'était en effet mon idée de base. Tu penses que c'est risqué ?

Posté par
Camélia Correcteur
re : Ensemble des f: N -> {0,1} dénombrable? 28-12-13 à 15:57

Non, il suffit de le donner correctement.

\Phi(f)=\{n\in\N\mid f(n)=1\}

Maintenant, mlimlitch a aussi la réciproque de la bijection!

Posté par
mlimlitch
re : Ensemble des f: N -> {0,1} dénombrable? 29-12-13 à 21:15

Alors, je me suis lancé dans la démonstration, voici ce que j'ai trouvé: (à partir de la fonction donnée par Camélia)

On veut montrer que F est en bijection aves l'ensemble des parties de " alt="[tex]" class="tex" />[/tex].

Pour cela on définit une fonction
Soit A une partie de ;

indiceA: {0,1}
                       indiceA(n) = 1 si nA
                       indiceA(n) = 0 sinon

Montrons que ()F
                            (A) = indiceA   est bijiective.

est-ce qu'il suffit d dire qu'elle est surjective par définition?
on montre l'injectivité par l'absurde.
Supposons qu'il existe A1 A2 t.q. (A1) = (A2)
Soit n A2 mais n A1.
(A1)(n) = 0 car n A1
mais (A2)(n) = 1 car n A2

ceci implique que (A1) (A2)

donc est aussi injective, donc bijective.

Posté par
mlimlitch
re : Ensemble des f: N -> {0,1} dénombrable? 29-12-13 à 21:16

* Montrons que : P()F

Posté par
mlimlitch
re : Ensemble des f: N -> {0,1} dénombrable? 29-12-13 à 21:17

**On veut montrer que F est en bijection aves l'ensemble des parties de

Posté par
jarod128
re : Ensemble des f: N -> {0,1} dénombrable? 29-12-13 à 23:57

Bonjour,
une autre démo dans le cas où l'on ne sait pas que P(N) n'est pas dénombrable:
Par l'absurde. On suppose que les suites à valeurs dans 0,1 sont dénombrables.
On peut donc les écrire toutes, par exemple une en dessous de l'autre. On obtient une sorte de tableau infini vers la droite et le bas.
La suite constituée de la diagonale "inversée" (dans le sens 1 à la place de 0 et vice-versa) ne sera jamais écrite.
D'où la contradiction.

Posté par
mlimlitch
re : Ensemble des f: N -> {0,1} dénombrable? 04-01-14 à 20:02

jarod128 merci pour votre réponse.

Quelqu'un pourrait quand-même encore vérifier ma démonstration?

Posté par
Camélia Correcteur
re : Ensemble des f: N -> {0,1} dénombrable? 05-01-14 à 15:04

Dans ta démonstration tu as bien prouvé l'injectivité, mais pas la surjectivité. (C'est ce qu'avait fait idm)

Posté par
mlimlitch
re : Ensemble des f: N -> {0,1} dénombrable? 05-01-14 à 18:40

donc le post du 28-12-13 à 15:43 montre la surjectivité?

Posté par
Camélia Correcteur
re : Ensemble des f: N -> {0,1} dénombrable? 06-01-14 à 14:58

Oui, exactement



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