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Principes

un entier naturel non nul.

Sommaire

Principe additif☛ Utiliser le principe additifPrincipe multiplicatif

Principe additif

Propriété
Soit
kkk
un entier naturel non nul.
Soit\(k\)ensembles
E1,E2,...,EkE_1, E_2, ..., E_kE1​,E2​,...,Ek​
deux à deux disjoints.
Alors
Card(E1∪E2∪⋯∪Ek)=Card(E1)+Card(E2)+⋯+Card(Ek)\text{Card}(E_1 \cup{} E_2 \cup{} \cdots{}\cup{} E_k)=\text{Card}(E_1)+\text{Card}(E_2)+\cdots+\text{Card}(E_k)Card(E1​∪E2​∪⋯∪Ek​)=Card(E1​)+Card(E2​)+⋯+Card(Ek​)
.
Exemple
On considère l'ensemble des 8 classes de terminale générale dans un lycée, numérotées TG1 à TG8. On note\(E_1\)l'ensemble des élèves de la classe de terminale générale TG1,
E2E_2E2​
 l'ensemble des élèves de la classe de terminale générale TG2, etc. Alors le nombre total d'élèves en terminale générale dans ce lycée est donné par : \(\text{Card}(E_1)+\text{Card}(E_2)+\cdots+\text{Card}(E_8)\).
Définition
Soit
EEE
un ensemble.
Soit
kkk
un entier naturel non nul.
On dit que les sous-ensembles non vides 
A1A_1A1​
,
A2A_2A2​
, ...,
AkA_kAk​
 forment unepartitionde l'ensemble
EEE
lorsque les 
AiA_iAi​
 sontdeux à deux disjointsetleur réunion est\(E\).
Exemples
    • Dans l'exemple précédent, l'ensemble des élèves de chaque classe de terminale générale forment une partition de l'ensemble des élèves de terminale générale du lycée.
    • L'ensemble des nombres pairs et l'ensemble des nombres impairs forment une partition de
N\mathbb NN
.
Propriété
Soit
EEE
un ensemble fini.
Soit
kkk
un entier naturel non nul.
Si
A1A_1A1​
,
A2A_2A2​
, ...,
AkA_kAk​
constituent une partition de
EEE
, alors  
Card(E)=Card(A1)+Card(A2)+⋯+Card(Ak)\text{Card}(E) = \text{Card}(A_1)+\text{Card}(A_2)+ \cdots{} +\text{Card}(A_k)Card(E)=Card(A1​)+Card(A2​)+⋯+Card(Ak​)
.

☛ Utiliser le principe additif

Énoncé
Combien y a-t-il de carrés dans la figure ci-dessous ?
Solution
On appelle
EEE
l'ensemble des carrés de cette figure.
Pour tout
iii
compris entre 
111
et
444
, on appelle
AiA_iAi​
le sous-ensemble constitué des carrés de côté
iii
carreaux.
Alors 
Card(A1)=16\text{Card}(A_1)=16Card(A1​)=16
, 
Card(A2)=9\text{Card}(A_2)=9Card(A2​)=9
, 
Card(A3)=4\text{Card}(A_3)=4Card(A3​)=4
 et 
Card(A4)=1\text{Card}(A_4)=1Card(A4​)=1
.
Les sous-ensembles
AiA_iAi​
 forment une partition de
EEE
.
Donc
Card(E)=16+9+4+1=30\text{Card}(E) = 16 + 9 + 4 + 1 = 30Card(E)=16+9+4+1=30
.

Principe multiplicatif

Propriété
Soit
kkk
un entier naturel non nul
.
Soit\(k\)ensembles non vides
E1,E2,...,EkE_1, E_2, ..., E_kE1​,E2​,...,Ek​
.
Lorsque les ensembles
E1,E2,...,EkE_1, E_2,...,E_kE1​,E2​,...,Ek​
sont finis, on a :
Card(E1×E2×⋯×Ek)=Card(E1)×Card(E2)×⋯×Card(Ek)\text{Card}(E_1 \times E_2 \times \cdots{} \times E_k)=\text{Card}(E_1)\times \text{Card}(E_2)\times \cdots{} \times \text{Card}(E_k)Card(E1​×E2​×⋯×Ek​)=Card(E1​)×Card(E2​)×⋯×Card(Ek​)
.
En particulier, lorsque
Ei=EE_i=EEi​=E
pour tout
iii
allant de
111
à
kkk
, on obtient :
Card(E×E×⋯×E)=Card(Ek)=Card(E)×Card(E)×⋯×Card(E)=(Card(E))k\text{Card}(E\times E \times \cdots{} \times E)= \text{Card}(E^k)=\text{Card}(E)\times \text{Card}(E)\times \cdots{}\times \text{Card}(E)= ( \text{Card}(E))^kCard(E×E×⋯×E)=Card(Ek)=Card(E)×Card(E)×⋯×Card(E)=(Card(E))k
Exemples
    • On lance un dé cubique dont les faces sont numérotées 
111
à
666
et un dé tétraédrique dont les faces sont numérotées
111
à
444
. Le nombre de résultats possibles à l'issue de ces deux lancers est : 
6×4=246 \times 4 = 246×4=24
.
    • On lance deux fois un dé équilibré à
666
 faces numérotées
111
à
666
. Le nombre de couples possibles de résultats de ces lancers est de
62=366^2 = 3662=36
.
    • On lance
101010
fois une pièce équilibrée. Le nombre de mots à
101010
lettres, formés avec les lettres
PPP
et
FFF
, possibles est de 
210=1 0242^{10} = 1\,024210=1024
.