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Mathématiques · Glossaire

Qu'est-ce que « Assertion, connecteurs » ?

Aussi appelé : assertion

Définition 1.1 Mathématiques universitaires — Licence 1 · Chapitre 1 — Logique, ensembles et applications

Une assertion (ou proposition) est une phrase qui est soit vraie (V), soit fausse (F) — exactement l’une des deux. À partir de deux assertions PP et QQ, on forme :

  • la négation ¬P\lnot P (« non PP »), vraie exactement quand PP est fausse ;
  • la conjonction P∧QP \land Q (« PP et QQ »), vraie exactement quand les deux sont vraies ;
  • la disjonction P∨QP \lor Q (« PP ou QQ »), vraie exactement quand l’une au moins est vraie (ce « ou » est inclusif) ;
  • l’implication P  ⟹  QP \implies Q, fausse exactement quand PP est vraie et QQ fausse ;
  • l’équivalence P  ⟺  QP \iff Q, vraie exactement quand PP et QQ ont la même valeur de vérité.

Exemples

Exemple 1.6 (Nier des phrases mathématiques courantes)

Soit f ⁣:R→Rf \colon \R \to \R. La phrase « ff est croissante » s’écrit

∀x∈R, ∀y∈R,x≤y  ⟹  f(x)≤f(y),\forall x \in \R,\ \forall y \in \R,\quad x \leq y \implies f(x) \leq f(y) ,

et sa négation, d’après la Proposition 1.5 et la règle ¬(P  ⟹  Q)  ⟺  P∧¬Q\lnot(P \implies Q) \iff P \land \lnot Q :

∃x∈R, ∃y∈R,x≤y  et  f(x)>f(y):\exists x \in \R,\ \exists y \in \R,\quad x \leq y \ \text{ et }\ f(x) > f(y) :

un seul couple témoin suffit. De même, « ff est bornée » s’écrit ∃M∈R, ∀x∈R, ∣f(x)∣≤M\exists M \in \R,\ \forall x \in \R,\ \abs{f(x)} \leq M, de négation

∀M∈R, ∃x∈R,∣f(x)∣>M:\forall M \in \R,\ \exists x \in \R,\quad \abs{f(x)} > M :

quelle que soit la borne proposée, un point la dépasse. L’idée à retenir : une négation correcte ne contient jamais de « non » appliqué à un bloc quantifié — c’est une nouvelle assertion positive, dans laquelle les rôles sont échangés : on produit désormais les témoins qu’on recevait auparavant.

Exemple 1.7 (Ordre des quantificateurs)

L’ordre de deux quantificateurs différents compte :

∀x∈R, ∃y∈R, y>xest vraie (prendre y=x+1),\forall x \in \R,\ \exists y \in \R,\ y > x \quad\text{est vraie (prendre } y = x+1\text{),}
∃y∈R, ∀x∈R, y>xest fausse (aucun reˊel ne deˊpasse tous les reˊels).\exists y \in \R,\ \forall x \in \R,\ y > x \quad\text{est fausse (aucun réel ne dépasse tous les réels).}

Dans la première assertion, yy peut dépendre de xx ; dans la seconde, un seul et même yy doit convenir pour tous les xx. Deux quantificateurs identiques, en revanche, commutent toujours.

Exemple 1.13 (Démontrer une existence et unicité)

Une assertion ∃! x, P(x)\exists!\,x,\ P(x) est deux assertions, démontrées séparément : l’existence (exhiber ou construire un x0x_0 tel que P(x0)P(x_0)) et l’unicité (supposer P(x)P(x) et P(x′)P(x'), en déduire x=x′x = x'). Exemple : il existe un unique réel xx tel que x3+x=2x^3 + x = 2. Existence : x0=1x_0 = 1 convient, puisque 1+1=21 + 1 = 2. Unicité : si x3+x=x′3+x′x^3 + x = x'^3 + x', alors

0=(x3−x′3)+(x−x′)=(x−x′) (x2+xx′+x′2+1),0 = (x^3 - x'^3) + (x - x') = (x - x')\,\bigl(x^2 + xx' + x'^2 + 1\bigr),

et le second facteur est strictement positif (il vaut (x+x′2)2+34x′2+1≥1\bigl(x + \tfrac{x'}2\bigr)^2 + \tfrac34 x'^2 + 1 \geq 1), donc x=x′x = x'. Remarquons le partage des tâches : l’existence a reposé sur une intuition heureuse, l’unicité sur une algèbre valable pour des solutions quelconques — aucun des deux arguments ne fait le travail de l’autre, et oublier la seconde moitié est une tentation permanente une fois qu’une solution a été trouvée.

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