Définition

Un “ensemble” = une “collection” des objets définis et distincts

On suppose que ces ensembles contiennent que des éléments d’un ensemble universel

Définition

Un sous ensemble (donc un ensemble qui en contient que des éléments de son ensemble parent) est dénoté
On dit que

Definition

Pour qu’un ensemble soit égal à un autre, on dit

Definition

Un ensemble vide est un ensemble qui n’a pas d’éléments

Opérations sur les ensembles

Définition : Réunion

On a la réunion de deux ensembles et , tous les éléments qui sont dans ou dans :

Définition : Intersection

On a l’intersection de deux ensembles et , tous les éléments qui sont dans et dans :

Définition : Différence

On a la différence de deux ensembles et , tous les éléments qui sont dans mais pas dans :

Nombres naturels, rationnels, réels

Naturels

On a l’ensemble des nombres naturels, dénoté qui contient tous les nombres entiers positifs.

Propriété de bon ordre

Tout sous-ensemble non vide de a un élément qui est le plus petit

Propriété de récurrence

On a tel que

  1. Si

Alors on a

Entiers relatifs

Tous les nombres entiers positifs et négatif, dénoté

On dit que

Rationels

On a les nombres rationnels les nombres qui peuvent être représentés par des fractions de nombres entiers relatifs, dénoté

Tout élément dans cet ensemble à un réciproque :

Réels

Les nombres réels sont des nombres à virgules ne se trouvant pas dans , dénoté

est dans

Soit , alors on a

On suppose que , avec , avec le plus petit possible

Alors on a

Cela implique que est pair, on peut donc le représenter avec un nombre entier :

Cela implique que est également pair

Or si et que , ce qui veut dire que n’était pas minimal

Vu que cela contredit notre supposition initiale, alors ne peut pas être de la forme

On définit par des axiomes (= des suppositions fondamentales qu’on ne peut pas prouver)

  1. est un corps : un ensemble avec les opérations et , qui satisfaitles axiomes suivants:
  2. est un corps ordonné (c’est à dire que les éléments se comparent)
  3. est un corps complet — ou l’axiome de la borne inférieure
    On a pour tout sous-ensemble non-vide de , il existe un nombre tel que
    1. Quel que soit il existe un élément tel que

Quand ces axiomes sont satisfaits, alors on a un corps commutatif, ordonné et complet

Définition -- bornes supérieures et inférieures

Soit un sous ensemble . Alors on a le minorant de si on a . Si cet élément existe, alors est minoré

Avec le même sous ensemble, on a le majorant de si on a . Si cet élément existe, alors est majoré

Si est majoré et minoré, alors on dit que est borné

Définition -- supremum et infimum

Soit le sous ensemble . Alors un nombre réel qui vérifie

  1. il existe un élément tel que

Alors est le supremum (ou borne supérieure) de , noté

Pour le même sous ensemble, un nombre qui vérifie

  1. il existe un élément tel que

Alors est l’infimum (ou borne inférieure) de , noté

Un supremum/infimum ne doit pas forcément être dans ce sous-ensemble

Théorème -- unicité

Tout sous-ensemble majoré de admet un supremum qui est unique

Tout sous-ensemble minoré de admet un infimum qui est unique

On peut définir des intervalles sur les nombres réels. C’est un ensemble d’éléments qu’on pourrait visualiser sur une droite, du style, tous les nombres entre et

Ils peuvent être

  • bornés : compris entre deux valeurs réelles
  • ou non bornés : vont jusqu’à l’infini

Et aussi :

  • ouverts : une des bornes n’est pas contenue dans l’intervalle
  • ou fermés : la borne est contenue dans l’intervalle

On trouve le supremum et l’infimum d’un intervalle facilement :
Pour un intervalle borné , le supremum est

On peut définir les intervalles par rapport à :

Théorème -- la propriété d'archimède

Pour tout couple de nombres réels tel que et . Alors il existe , tel que

Vu que ce théorème est vérifié, on dit que est un corps archimédien. Cette propriété tient également pour

Théorème

Pour deux nombres , avec , il existe (donc est irrationnel), tel que