Logique propositionnelle et quantificateurs
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Logique propositionnelle et quantificateurs
### 1. Propositions et connecteurs logiques
Une proposition est un énoncé qui est soit vrai (V), soit faux (F), mais jamais les deux. On combine des propositions , à l'aide de connecteurs logiques :
| Connecteur | Notation | Lecture |
|---|---|---|
| Négation | ou | "il est faux que " |
| Conjonction | | " et " |
| Disjonction | | " ou " (inclusif) |
| Implication | | " implique " |
| Équivalence | | " équivaut à " |
### 2. Tables de vérité
Point clé sur l'implication : n'est fausse que dans le seul cas où est vraie et est fausse. En particulier, si est fausse, est automatiquement vraie, quelle que soit la valeur de (on dit que "le faux implique n'importe quoi").
### 3. Implication, contraposée, réciproque
Pour une implication , on distingue trois énoncés associés :
- Réciproque : (n'a en général pas la même valeur de vérité que ).
- Contraposée : . C'est une proposition logiquement équivalente à (même table de vérité) : .
Exemple : : "", : "". L'implication est vraie. La réciproque est fausse (car vérifie mais pas ). La contraposée "" est vraie, comme attendu puisqu'elle équivaut à .
### 4. Lois de De Morgan et négation des connecteurs
Pour nier une proposition composée, on applique les règles suivantes :
Justification de la dernière règle : est équivalente à (vérifiable par table de vérité). Donc :
Exemple : La négation de "il pleut je prends un parapluie" est "il pleut et je ne prends pas de parapluie" (et non pas "il ne pleut pas je ne prends pas de parapluie", qui est une erreur fréquente).
### 5. Quantificateurs universel et existentiel
- Quantificateur universel : signifie "pour tout élément de , est vraie".
- Quantificateur existentiel : signifie "il existe (au moins) un élément de tel que est vraie".
- On note parfois pour "il existe un unique ".
Exemple : (vraie). (fausse, car aucun réel n'a un carré négatif).
### 6. Négation des propositions quantifiées
La négation échange les quantificateurs et nie la proposition finale :
Exemple : Nier "" donne, en utilisant aussi la négation de l'implication (section 4) :
(c'est vrai : convient.)
### 7. Quantificateurs multiples et ordre des quantificateurs
Lorsqu'une proposition contient plusieurs quantificateurs, l'ordre est crucial et ne peut pas être échangé sans changer le sens de l'énoncé.
Piège classique : comparons
Dans le premier énoncé (), peut dépendre de : pour chaque , on a le droit de choisir un différent. Dans le second (), est choisi une fois pour toutes, avant , et doit convenir simultanément pour tous les . Le second énoncé est plus fort : il implique le premier, mais la réciproque est fausse en général.
Exemple concret : Soit et : "".
- : vraie (pour chaque , on prend ).
- : fausse (aucun réel ne peut être strictement supérieur à tous les réels , en particulier pas à lui-même, ni à ).
Cet exemple montre bien que , mais pas l'inverse.
### 8. Négation d'une proposition à quantificateurs multiples
On applique la règle de négation (section 6) successivement, de gauche à droite :
Exemple : Nier (définition de ) donne :
C'est exactement la méthode systématique utilisée pour nier les définitions - rencontrées en analyse.
Exercices
Quelle est la valeur de vérité de lorsque est fausse ?
La proposition est :
Vrai ou faux : la négation de "" est "".
Quelle est la contraposée de l'implication "" (pour ) ?
Comment se lit ?
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