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Mathématiques · 1ère Année Bac — Sciences Expérimentales

Logique mathématique

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

  • Proposition : Une phrase mathématique qui est soit vraie, soit fausse.
  • Connecteurs logiques :
    • $P \land Q$ (et) : Vraie si $P$ et $Q$ sont vraies.
    • $P \lor Q$ (ou) : Vraie si au moins l'une est vraie.
    • $P \implies Q$ : Fausse uniquement si $P$ est vraie et $Q$ est fausse.
    • $P \iff Q$ : Vraie si $P$ et $Q$ ont la même valeur de vérité.
  • Quantificateurs : $\forall$ (pour tout) et $\exists$ (il existe).
  • Raisonnement :
    • Récurrence : Initialisation, Hérédité, Conclusion.
    • Contraposée : $P \implies Q$ équivaut à $\text{non } Q \implies \text{non } P$.
    • Absurde : Supposer le contraire et chercher une contradiction.

Méthodes à maîtriser

  • Nier une proposition : $\forall$ devient $\exists$, $\exists$ devient $\forall$, $\land$ devient $\lor$, $\implies$ devient $\land$ avec négation.
  • Utiliser le contre-exemple pour montrer qu'une proposition est fausse.
  • Rédiger une récurrence proprement (vérifier $n_0$, supposer $P(n)$, montrer $P(n+1)$).

Exemples corrigés

  • Négation : La négation de $(\forall x \in \mathbb{R}, x^2 > 0)$ est $(\exists x \in \mathbb{R}, x^2 \leq 0)$.
  • Récurrence : Montrer que $1+2+...+n = \frac{n(n+1)}{2}$.
    1. Initialisation : $n=1$, $1 = \frac{1(2)}{2}$ (Vrai).
    2. Hérédité : Supposons $S_n = \frac{n(n+1)}{2}$. Alors $S_{n+1} = S_n + (n+1) = \frac{n(n+1)}{2} + (n+1) = \frac{(n+1)(n+2)}{2}$.

Erreurs fréquentes

  • Oublier de changer le sens de l'inégalité lors de la négation.
  • Dans la récurrence, oublier de préciser l'hypothèse de récurrence.
  • Confondre "il existe" et "il existe un unique".

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Logique mathématique

1/4

La négation de $(\forall x \in \mathbb{R}, x^2 > 0)$ est :

❓ Questions fréquentes

Est-ce que P implies Q est la même chose que Q implies P ?

Non, ce n'est pas la même chose. $Q \implies P$ est appelée la "réciproque" de $P \implies Q$. Par exemple, si $x=2 \implies x^2=4$ est vraie, sa réciproque $x^2=4 \implies x=2$ est fausse car $x$ peut être $-2$.

💡 À retenir : L'implication n'est pas commutative.

Kifach n3ref imta nst3mel l'absurde ?

Kanst3mlo l'absurde ila kan l'énoncé fih chi haja s3iba n-montriwha direct, bhal "montrer que $\sqrt{2}$ est irrationnel" aw "montrer que $a \neq b$". Kanafardo l'3aks ($a=b$) o kanqelbo 3la تناقض (contradiction) m3a l'ma3tayat.

💡 À retenir : L'absurde est utile quand on veut prouver une négation ou une inégalité stricte.

Comment nier : forall x in mathbb{R}, x^2 geq 0 ?

La négation est : $\exists x \in \mathbb{R}, x^2 < 0$. On change le quantificateur $\forall$ en $\exists$ et on change l'inégalité $\geq$ en son contraire strict $<$.

💡 À retenir : La négation de $\geq$ est $<$, et celle de $>$ est $\leq$.

Chno hiya l'farq bin forall o exists ?

$\forall$ (pour tout) katchmel ga3 les éléments d'un ensemble. $\exists$ (il existe) katchmel ghir wahed 3la l'aqal.

💡 À retenir : $\forall$ est exigeant (doit être vrai pour tout le monde), $\exists$ est plus souple (suffit d'un seul).

Est-ce que la contraposée est toujours vraie ?

Oui, une implication $P \implies Q$ est logiquement équivalente à sa contraposée $(\text{non } Q) \implies (\text{non } P)$. Si l'une est vraie, l'autre l'est obligatoirement.

💡 À retenir : La contraposée est un outil puissant pour transformer une implication difficile en une plus simple.

Kifach n-montri bli chi assertion khata ?

Bach t-montri bli chi assertion khata, khassk t-lqa "contre-exemple" (مثال مضاد). Ila lqiti ghir wahed l'élément li makay7qeqch l'assertion, rah l'assertion kamla khata.

💡 À retenir : Un seul contre-exemple suffit pour invalider une proposition universelle.

Peut-on utiliser la récurrence pour tout type d'exercice ?

Non, la récurrence est réservée aux propriétés qui dépendent d'un entier naturel $n$ (souvent $n \in \mathbb{N}$ ou $n \geq n_0$).

💡 À retenir : Récurrence = Propriété sur $n$.

Est-ce que P iff Q signifie que P et Q sont vraies en même temps ?

Pas forcément. $P \iff Q$ signifie qu'elles ont la même valeur de vérité. Elles peuvent être toutes les deux vraies, OU toutes les deux fausses.

💡 À retenir : L'équivalence signifie "même sort".

Chno hiya l'hédité f-récurrence ?

L'hérédité, hiya fach kanfardo bli $P(n)$ s7i7a, o khassna n-montriw bli $P(n+1)$ s7i7a taba3an liha. Hya l'étape li kat-khli l'khassiya t-dwez l-ga3 les nombres.

💡 À retenir : L'hérédité est le passage de $n$ à $n+1$.

Pourquoi la négation de "et" est "ou" ?

C'est une règle de la logique (Lois de De Morgan). Si tu dis "Il pleut ET il fait froid", pour que ce soit faux, il suffit qu'il ne pleuve PAS OU qu'il ne fasse PAS froid.

💡 À retenir : $\text{non}(P \land Q) \iff (\text{non } P) \lor (\text{non } Q)$.

Est-ce que l'ordre des quantificateurs est important ?

Oui, énormément. $\forall x, \exists y$ n'est pas la même chose que $\exists y, \forall x$. Le premier veut dire que pour chaque $x$ il existe un $y$ (qui peut dépendre de $x$), le second veut dire qu'il existe un $y$ fixe qui marche pour tous les $x$.

💡 À retenir : Ne jamais inverser l'ordre des quantificateurs.

Comment prouver une équivalence P iff Q ?

Tu as deux méthodes : soit tu fais une double implication ($P \implies Q$ et $Q \implies P$), soit tu enchaînes des équivalences successives en partant de $P$ pour arriver à $Q$.

💡 À retenir : La double implication est la méthode la plus sûre.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Montrer par contraposée que : $\forall x \in \mathbb{R}, x \neq 1 \implies \frac{2x+1}{x-1} \neq 2$.

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Exercice 2

Montrer que $\sqrt{2} + \sqrt{3}$ est irrationnel.

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Exercice 3

Montrer par récurrence que pour tout $n \in \mathbb{N}^*$, on a : $\sum_{k=1}^{n} k^2 = \frac{n(n+1)(2n+1)}{6}$.

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