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Notions de logique · Leçon 3

Quantificateurs

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Vrai ou faux ?Série · Ex 2.3

Vraie ou fausse ? Justifie.

∀x∈R: x2−3x+2≠0\forall x \in \mathbb{R} :\ x^2 - 3x + 2 \neq 0

Tous les énoncés et corrigés
  1. Vraie ou fausse ? Justifie.

    ∀x∈R: x2−3x+2≠0\forall x \in \mathbb{R} :\ x^2 - 3x + 2 \neq 0

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    La proposition est fausse. Pour x=1x = 1 : 12−3×1+2=01^2 - 3 \times 1 + 2 = 0. Donc ∃x∈R:x2−3x+2=0\exists x \in \mathbb{R} : x^2 - 3x + 2 = 0.

    x2−3x+2=(x−1)(x−2)x^2 - 3x + 2 = (x-1)(x-2) s'annule pour x=1x = 1 et x=2x = 2. Un seul contre-exemple suffit : la proposition est fausse.

  2. Vraie ou fausse ? Justifie.

    ∀x∈R, ∀y∈R: 2x+3y≠2\forall x \in \mathbb{R},\ \forall y \in \mathbb{R} :\ 2x + 3y \neq 2

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    La proposition est fausse. Pour x=1x = 1 et y=0y = 0 : 2×1+3×0=22 \times 1 + 3 \times 0 = 2.

    (x,y)=(1,0)(x,y) = (1, 0) donne 2⋅1+3⋅0=22\cdot1 + 3\cdot 0 = 2. Il y a même une infinité de contre-exemples (tous les points d'une droite).

  3. Vraie ou fausse ? Justifie.

    ∀x∈ ]0,1[, ∀y∈ ]0,1[: 1x+1y<1+xy\forall x \in\, ]0,1[,\ \forall y \in\, ]0,1[ :\ \frac{1}{x} + \frac{1}{y} < 1 + xy

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    Fausse.

    En fait, tous les couples sont des contre-exemples : si x,y∈ ]0,1[x, y \in\, ]0,1[ alors 1x>1\frac1x > 1 et 1y>1\frac1y > 1, donc 1x+1y>2\frac1x + \frac1y > 2, alors que xy<1xy < 1 donne 1+xy<21 + xy < 2.

  4. Construis la négation de : ∃x∈R, ∀y∈R: xy2−y−2x≥0\exists x \in \mathbb{R},\ \forall y \in \mathbb{R} :\ xy^2 - y - 2x \geq 0 Touche les blocs dans l'ordre.

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    P‾: ∀x∈R, ∃y∈R: xy2−y−2x<0\overline{P} :\ \forall x \in \mathbb{R},\ \exists y \in \mathbb{R} :\ xy^2 - y - 2x < 0

    On échange ∃↔∀\exists \leftrightarrow \forall, on garde les ensembles et l'ordre, et on nie la fin : ∀x∈R, ∃y∈R: xy2−y−2x<0\forall x \in \mathbb{R},\ \exists y \in \mathbb{R} :\ xy^2 - y - 2x < 0.

  5. Vraie ou fausse ? Justifie.

    ∃x∈R, ∀y∈R: xy2−y−2x≥0\exists x \in \mathbb{R},\ \forall y \in \mathbb{R} :\ xy^2 - y - 2x \geq 0

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    La proposition est fausse. Montrons sa négation : ∀x∈R, ∃y∈R: xy2−y−2x<0\forall x \in \mathbb{R},\ \exists y \in \mathbb{R} :\ xy^2 - y - 2x < 0. Soit x∈Rx \in \mathbb{R}. Si x>0x > 0, pour y=0y = 0 : −2x<0-2x < 0. Si x≤0x \leq 0, pour y=2y = 2 : 4x−2−2x=2x−2<04x - 2 - 2x = 2x - 2 < 0.

  6. Vraie ou fausse ? Justifie.

    ∀x∈R+∗: x+1x≥2\forall x \in \mathbb{R}^{*}_{+} :\ x + \frac{1}{x} \geq 2

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    Soit x∈R+∗x \in \mathbb{R}^{*}_{+}. On a x+1x−2=(x−1)2x≥0x + \frac1x - 2 = \frac{(x-1)^2}{x} \geq 0 car (x−1)2≥0(x-1)^2 \geq 0 et x>0x > 0. Donc x+1x≥2x + \frac1x \geq 2 : la proposition est vraie.

  7. Vraie ou fausse ? Justifie.

    ∀x∈R∗: x2+1x2≥2\forall x \in \mathbb{R}^{*} :\ x^2 + \frac{1}{x^2} \geq 2

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    Vraie.

    • x2+1x2−2=(x−1x)2≥0x^2 + \frac{1}{x^2} - 2 = \left(x - \frac1x\right)^2 \geq 0.
    • On applique l'exercice précédent à X=x2X = x^2, qui est bien dans R+∗\mathbb{R}^{*}_{+}.

    Les deux justifications sont valables. Réutiliser un résultat déjà démontré est souvent le plus rapide !

  8. Vraie ou fausse ? Justifie.

    ∃n∈N: ∣n2−7n+10∣+(n−5)2=0\exists n \in \mathbb{N} :\ |n^2 - 7n + 10| + (n-5)^2 = 0

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    La proposition est vraie. Pour n=5n = 5 : ∣25−35+10∣+(5−5)2=0|25 - 35 + 10| + (5 - 5)^2 = 0.

    Pour n=5n = 5 : 25−35+10=025 - 35 + 10 = 0 et (5−5)2=0(5-5)^2 = 0. La proposition est vraie (et n=5n = 5 est le seul).

  9. Vraie ou fausse ? Justifie.

    ∃x∈R: x2−2∣x∣+3=0\exists x \in \mathbb{R} :\ x^2 - 2|x| + 3 = 0

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    Pour tout x∈Rx \in \mathbb{R} : x2−2∣x∣+3=(∣x∣−1)2+2≥2>0x^2 - 2|x| + 3 = (|x| - 1)^2 + 2 \geq 2 > 0. L'équation n'a pas de solution, donc la proposition est fausse.

  10. Vraie ou fausse ? Justifie.

    ∀x∈R, ∃y∈R: y2−3xy+2x2=0\forall x \in \mathbb{R},\ \exists y \in \mathbb{R} :\ y^2 - 3xy + 2x^2 = 0

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    Soit x∈Rx \in \mathbb{R}. Pour y=xy = x : y2−3xy+2x2=x2−3x2+2x2=0y^2 - 3xy + 2x^2 = x^2 - 3x^2 + 2x^2 = 0. Donc la proposition est vraie.

  11. Dans la classe

    « Tous les élèves de la classe ont un stylo » est fausse. Que peut-on dire ?

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    • Au moins un élève n'a pas de stylo.

    Le contraire de « ∀\forall élève, il a un stylo » est « ∃\exists un élève qui n'a pas de stylo ».

  12. L'ordre compte

    Quelle phrase veut dire « ∀\forall élève, ∃\exists une chaise pour lui » ?

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    • Chaque élève a sa chaise.

    Dans « ∀\forall élève, ∃\exists chaise », la chaise peut changer d'un élève à l'autre.

  13. Vraie ou fausse ?

    ∃y∈R, ∀x∈R: y>x\exists y \in \mathbb{R},\ \forall x \in \mathbb{R} :\ y > x

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    La proposition est fausse. Soit y∈Ry \in \mathbb{R} ; pour x=y+1x = y + 1 on a y<xy < x. Donc ∀y∈R, ∃x∈R:y≤x\forall y \in \mathbb{R},\ \exists x \in \mathbb{R} : y \leq x.

    Pour tout yy, x=y+1x = y + 1 donne y<xy < x. La proposition est fausse. Par contre, ∀x, ∃y:y>x\forall x,\ \exists y : y > x est vraie.

  14. Quelle est la négation de : ∀x∈R+∗: x+1x≥2\forall x \in \mathbb{R}^{*}_{+} :\ x + \frac{1}{x} \geq 2 ?

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    • ∃x∈R+∗: x+1x<2\exists x \in \mathbb{R}^{*}_{+} :\ x + \frac1x < 2
  15. Lesquelles sont vraies ?

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    • ∀n∈N, ∃m∈N: m>n\forall n \in \mathbb{N},\ \exists m \in \mathbb{N} :\ m > n
    • ∃m∈N, ∀n∈N: m≤n\exists m \in \mathbb{N},\ \forall n \in \mathbb{N} :\ m \leq n

    m=n+1m = n + 1 convient pour la 1ère (il dépend de nn). m=0m = 0 convient pour la 3e : il est inférieur ou égal à tous les entiers naturels.

  16. Lesquelles sont vraies ?

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    • ∃! x∈R: x3=8\exists!\, x \in \mathbb{R} :\ x^3 = 8
    • ∃! x∈N: x2=4\exists!\, x \in \mathbb{N} :\ x^2 = 4

    L'ensemble compte : dans N\mathbb{N}, seul 22 vérifie x2=4x^2 = 4.