Le langage des ensembles

Compter, puis calculer des probabilités, c’est parler d’ensembles : l’ensemble des résultats possibles, ceux qui ont une propriété, ceux qui en ont deux à la fois… Ce langage et ses symboles servent dans tout le cours.

Activité 1.1 — deux ensembles de nombres

On considère l’ensemble \(E\) des nombres entiers de 1 à 12, l’ensemble \(A\) des diviseurs de 12 et l’ensemble \(B\) des nombres pairs de \(E\).

  1. Écris la liste des éléments de \(A\) et celle des éléments de \(B\), entre accolades.

\(A = \{1, 2, 3, 4, 6, 12\}\) ; \(B = \{2, 4, 6, 8, 10, 12\}\).

  1. Place les douze nombres de \(E\) dans le diagramme.

\(E\)

\(A\)

\(B\)

1, 3

2, 4, 6, 12

8, 10

5, 7, 9, 11

  1. Dans chaque cas, écris la liste des nombres de \(E\) concernés et colorie la zone correspondante du diagramme : 1) dans \(A\) et dans \(B\) ; 2) dans \(A\) ou dans \(B\) (au moins dans l’un des deux) ; 3) dans \(A\) mais pas dans \(B\) ; 4) pas dans \(A\) ; 5) à la fois impairs et dans \(B\).
  1. \(\{2, 4, 6, 12\}\), la zone commune ; 2) \(\{1, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 12\}\), les deux cercles ; 3) \(\{1, 3\}\) ; 4) \(\{5, 7, 8, 9, 10, 11\}\), tout ce qui est hors du cercle \(A\) ; 5) aucun nombre : la liste est vide.
  1. Combien d’éléments compte chacun des ensembles a) et c) ? Le nombre d’éléments de « dans \(A\) ou dans \(B\) » est-il la somme des nombres d’éléments de \(A\) et de \(B\) ?

\(A\) : 6 ; \(B\) : 6 ; 1) 4 ; 2) 8 ; 3) 2 ; 4) 6 ; 5) 0. Non : \(6 + 6 = 12\), mais 2, 4, 6 et 12 seraient comptés deux fois ; \(6 + 6 - 4 = 8\).

Notations. Pour des ensembles \(A\) et \(B\) contenus dans un ensemble \(E\) :

Notation Se lit Signifie (exemple de l’activité 1.1)
\(\{1, 3\}\) « l’ensemble des éléments 1 et 3 » ensemble écrit en extension, entre accolades
\(3 \in A\) « 3 appartient à \(A\) » 3 est un élément de \(A\) ; \(5 \notin A\)
\(A \cap B\) « \(A\) inter \(B\) » éléments communs à \(A\) et à \(B\) : \(\{2, 4, 6, 12\}\)
\(A \cup B\) « \(A\) union \(B\) » éléments de \(A\) ou de \(B\) (au moins de l’un) : 8 éléments
\(A \setminus B\) « \(A\) privé de \(B\) » éléments de \(A\) qui ne sont pas dans \(B\) : \(\{1, 3\}\)
\(\overline{A}\) « complémentaire de \(A\) » éléments de \(E\) qui ne sont pas dans \(A\)
\(\emptyset\) « ensemble vide » ensemble sans élément
\(\{2, 4\} \subset A\) « \(\{2, 4\}\) est inclus dans \(A\) » tout élément de \(\{2, 4\}\) est dans \(A\)
\(\#A\) « cardinal de \(A\) » nombre d’éléments de \(A\) : \(\#A = 6\)

✎ Exercice 1.1 ⟵ à faire à la maison C4 ★☆☆

Dans l’ensemble \(E\) des entiers de 1 à 20, on note \(A\) l’ensemble des multiples de 4 et \(B\) l’ensemble des diviseurs de 20. Écris en extension \(A\), \(B\), \(A \cap B\), \(A \cup B\) et \(A \setminus B\), puis calcule \(\#(A \cup B)\) et \(\#\overline{B}\). Vrai ou faux : \(5 \in A\) ; \(\{4, 20\} \subset B\) ?

\(A = \{4, 8, 12, 16, 20\}\) ; \(B = \{1, 2, 4, 5, 10, 20\}\) ; \(A \cap B = \{4, 20\}\) ; \(A \cup B = \{1, 2, 4, 5, 8, 10, 12, 16, 20\}\) ; \(A \setminus B = \{8, 12, 16\}\). \(\#(A \cup B) = 9\) ; \(\#\overline{B} = 20 - 6 = 14\). \(5 \in A\) : faux ; \(\{4, 20\} \subset B\) : vrai.

Relis l’activité 1.1 et le cadre « Notations ».

Quels nombres sont à la fois multiples de 4 et diviseurs de 20 ?

Écris d’abord \(A = \{4, 8, 12, 16, 20\}\), puis cherche les diviseurs de 20 un par un.

\(A = \{4, 8, 12, 16, 20\}\) ; \(B = \{1, 2, 4, 5, 10, 20\}\). \(A \cap B = \{4, 20\}\) ; \(A \cup B = \{1, 2, 4, 5, 8, 10, 12, 16, 20\}\) ; \(A \setminus B = \{8, 12, 16\}\). \(\#(A \cup B) = 9\) (\(5 + 6 - 2\)) ; \(\#\overline{B} = 20 - 6 = 14\). \(5 \in A\) est faux (5 n’est pas multiple de 4) ; \(\{4, 20\} \subset B\) est vrai.

  • Écrire deux fois 4 et 20 dans \(A \cup B\) : un ensemble ne contient chaque élément qu’une fois.
  • Oublier 1 et 20 parmi les diviseurs de 20.