Application (mathématiques)/Application caractéristique

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Application caractéristique
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Chapitre 5
Leçon : Application (mathématiques)
Chap. préc. : Famille
Chap. suiv. : Applications particulières


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Application (mathématiques)/Application caractéristique
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Soient E et F deux ensembles quelconques. Soient f et g deux applications quelconques de E dans F. Dès lors que l'ensemble F est muni d'une addition ou d'une multiplication, il est possible de définir la somme des applications f et g, comme l'application de E dans F, qui à un élément x de E associe f(x)+g(x) et le produit des applications f et g, comme l'application de E dans F qui à un élément x de E associe, f(x).g(x).

Considérons l'ensemble {0, 1} et munissons cet ensemble d'une addition et d'une multiplication définies par

+ 0 1
0 0 1
1 1 0


× 0 1
0 0 0
1 0 1

Définition :

Nous convenons de poser -1=1 et -0=0.
Pour x dans {0, 1}, et pour tout entier relatif n, notons

\begin{matrix}n.x & = &\underbrace{x + x + \ldots + x}\\& & |n| {\rm{\,fois\,}}\end{matrix} (|n| désigne la valeur absolue de n)

Proposition :

Soit E un ensemble quelconque, f et g deux applications de \mathcal A(E, \{0, 1\}) et n un entier relatif. Les applications f+g, f.g et n.f définies par

\begin{matrix}f+g: & E & \rightarrow & \{0, 1\}\\& x & \mapsto & f(x)+g(x)\end{matrix}
\begin{matrix}f.g: & E & \rightarrow & \{0, 1\}\\& x & \mapsto & f(x).g(x)\end{matrix}.
\begin{matrix}n.f: & E & \rightarrow & \{0, 1\}\\& x & \mapsto & n.f(x)\end{matrix}

appartiennent à \mathcal A(E, \{0, 1\}).

Théorème :

Soit E un ensemble quelconque. L'application χ qui à une partie A de E associe l'application caractéristique de A est bijective de \mathcal P(E) dans \mathcal A(E, \{0,1\}).

Corollaire :

Deux parties A et B de E sont égales si et seulement si leurs applications caractéristiques sont égales.

Propriétés :

Soient A et B deux parties d'une ensemble quelconque E. Nous avons les égalités suivantes :

  • \chi_{\overline{A}}=1-\chi_A
  • \chi_{A\cap B}= \chi_A\chi_B
  • \chi_{A\cup B}=\chi_A+\chi_B-\chi_A\chi_B
  • \chi_{A\backslash B}=\chi_A(1-\chi_B)
  • Si les parties A et B sont disjointes alors \chi_{A\cup B}=\chi_A+\chi_B
  • χAΔB = χA + χB − 2χAχB = (χA − χB)2 = χA − χB


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