Soient $A_1$, $A_2$, ..., $A_n$ $n$ ensembles finis deux à deux disjoints, alors:
$Card(A_1\cup A_2\cup ...\cup A_n)=Card(A_1)+Card(A_2)+...+Card(A_n)=\Sigma_{k=1}^n A_k$.
Par exemple Soit deux ensembles finis $X=\bigg\{A;B;C;D;E\bigg\}$ et $Y=\bigg\{G;H;I\bigg\}$.
La théorie des ensemble nous dit que:
$X\times Y$ $=\Bigg\{(A,G);(A,H),(A,I);(B,G);(B,H),(B,I);(C,G)$ $;(C,H);(C,I);(D,G);(D,H)$ $D,I);(E,G);(E,H),(E,I)\Bigg\}$
L'ensemble des points du plan correspond à l'ensemble $\mathbb{R}\times\mathbb{R}=\mathbb{R}^2$.
L'ensemble des points de l'espace correspond à l'ensemble $\mathbb{R}\times\mathbb{R}\times\mathbb{R}=\mathbb{R}^3$.
Donner une représentation graphique de l'ensembe $X=\bigg\{1;2\bigg\}\times\bigg\{2;3;4\bigg\}\times\bigg\{1;2\bigg\}$.
Une permutation d'un ensemble fini $E$ de cardinal $n$ est une liste ordonnée des $n$ éléments de $E$.
Si $E$ a pour cardinal un entier grand, il est difficile de trouver toutes les permutations de $E$, sans utiliser un arbre.
Combien y-a-t-il de permutations de $E=\{a,b,c,d\}$, pour répondre à cette question on peut construire un arbre , mais en construisant un arbre; on fait plus que de donner le nombre de permutations, on les énumère toutes.
Pour donner une permutation de $E$ il faut d'abord choisir la première lettre parmi les quatre données, puis il faut choisir la deuxième parmi les trois restantes,la troisième parmi les deux dernières, et la quatrième est la dernière lettre pas encore choisie.
Le nombre de possibilités pour faire une permutation de $E=\{a,b,c,d\}$ est donc $4\times 3\times 2\times 1=24$.
Le nombre de permutations d'un ensemble de $n$ éléments $(n\geq 1)$, est égal à:
$n\times(n-1)\times(n-2)\times...\times2\times 1$.
On note ce nombre $n!$ et on lit "n factoriel", par convention on pose $0!=1$.
Pour connaître le nombre de permutations d'un liste de $n$ éléments il suffit de se demander de combien de façons possibles peut-on prendre et disposer d'élements de cette liste dans un tableau de $n$ cases.
Case 1 | Case 2 | Case 3 | ... | ... | Case n-2 | Case n-1 | Case n |
Case 1 |
Case 2 |
Case 3 |
Case n-2 |
Case n-1 |
Case n |
Le nombre de permutations d'un ensemble de $n$ éléments $(n\geq 1)$, est égal à:
$n\times(n-1)\times(n-2)\times...\times2\times 1=n!$.
Soit $E=\{a,b,c,d\}$, par exemple si $p=2$, voici quelques exemples de listes de $2$ eléments sans répétition de $E$: $(a,b)$; $(c,d)$; $(a,c)$.
Soit $E$ un ensemble fini de cardinal $n\geq 1$, le nombre de listes sans répétitions de $p$ éléments de $E$, avec $1\leq p\leq n$, est
$\mathcal{A}_n^k=n\times(n-1)\times(n-2)\times...\times(n-(p-1))$.
Pour connaître le nombre de listes sans répétitions de $p$ éléments de $E$ il suffit de se demander de combien de façons possibles peut-on prendre et disposer d'élements de cette liste dans un tableau de $p$ cases.
Case 1 | Case 2 | Case 3 | ... | ... | Case p-2 | Case p-1 | Case p |
Case 1 |
Case 2 |
Case 3 |
Case p-2 |
Case p-1 |
Case p |
le nombre de listes sans répétitions de $p$ éléments de $E$, avec $1\leq p\leq n$, est:
$\mathcal{A}_n^k=n\times(n-1)\times(n-2)\times...\times(n-(p-1))$.
Soit $E=\{a,b,c,d\}$, par exemple si $p=2$, voici quelques exemples de listes de $2$ éléments sans répétitions de $E$: $(a,a)$; $(c,d)$; $(c,c)$.
Soit $E$ un ensemble fini de cardinal $n\geq 1$, le nombre de listes avec répétitions de $p$ élèments de $E$, avec $p\geq 1$, est $n^p.$
Pour connaître le nombre de listes avec répétitions de $p$ éléments de $E$ il suffit de se demander de combien de façons possibles peut-on prendre et disposer d'élements de cette liste dans un tableau de $p$ cases. Sachant et c'est ce qui est vraiment important et différent de listes sans répétions, nous allons pouvoir prendre plusieurs fois le même élément de l'ensemble $E$.
Case 1 | Case 2 | Case 3 | ... | ... | Case p-2 | Case p-1 | Case p |
Conclusion: le nombre de listes avec répétitions de $p$ élèments de $E$, avec $p\geq 1$, est $n^p.$
$E$ est un ensemble de $n$ éléments et $p$ un entier tel que $0\leq p\leq n$.
Une combinaison de $p$ éléments de $E$ est un sous-ensemble (ou partie) de $E$ qui contient $p$ éléments.
Le nombre de combinaisons (ou parties) de $p$ éléments d'un ensemble $E$ de cardinal $n$ est noté $\bigg(
\begin{array}[pos]{c}
n\\
p\\
\end{array}\bigg)$ et se lit "$p$ parmi $n$".
Pour tout entier $n\geq 1$ et pour tout entier $p$ tel que $0\leq p\leq n$, on a:
$\bigg(
\begin{array}[pos]{c}
n\\
p\\
\end{array}\bigg)=\dfrac{n(n-1)...(n-p+1)}{p!}=\dfrac{n!}{p!(n-p)!}$.
n\p | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
0 | 1 | ||||||||||
1 | 1 | 1 | |||||||||
2 | 1 | 2 | 1 | ||||||||
3 | 1 | 3 | 3 | 1 | |||||||
4 | 1 | 4 | 6 | 4 | 1 | ||||||
5 | 1 | 5 | 10 | 10 | 5 | 1 | |||||
6 | 1 | 6 | 15 | 20 | 15 | 6 | 1 | ||||
7 | 1 | 7 | 21 | 35 | 35 | 21 | 7 | 1 | |||
8 | 1 | 8 | 28 | 56 | 70 | 56 | 28 | 8 | 1 | ||
9 | 1 | 9 | 36 | 84 | 126 | 126 | 84 | 36 | 9 | 1 | |
10 | 1 | 10 | 45 | 120 | 210 | 252 | 210 | 120 | 45 | 10 | 1 |
Pour tous nombres complexes $a$ et $b$ et pour tout entier naturel $n\geq 1$, on a:
$(a+b)^n=\bigg(
\begin{array}[pos]{c}
n\\
0\\
\end{array}\bigg)a^n+\bigg(
\begin{array}[pos]{c}
n\\
1\\
\end{array}\bigg)a^{n-1}b+...+\bigg(
\begin{array}[pos]{c}
n\\
p\\
\end{array}\bigg)a^{n-p}b^p+$ $...+\bigg(
\begin{array}[pos]{c}
n\\
n-1\\
\end{array}\bigg)ab^{n-1}+\bigg(
\begin{array}[pos]{c}
n\\
n\\
\end{array}\bigg)b^n$.
$(a-b)^n=\bigg(
\begin{array}[pos]{c}
n\\
0\\
\end{array}\bigg)a^n-\bigg(
\begin{array}[pos]{c}
n\\
1\\
\end{array}\bigg)a^{n-1}b+...+(-1)^p\bigg(
\begin{array}[pos]{c}
n\\
p\\
\end{array}\bigg)a^{n-p}b^p+$ $...+(-1)^{n-1}\bigg(
\begin{array}[pos]{c}
n\\
n-1\\
\end{array}\bigg)ab^{n-1}+(-1)^n\bigg(
\begin{array}[pos]{c}
n\\
n\\
\end{array}\bigg)b^n$.
Pour démontrer cette relation, nous allons faire un raisonnement par récurrence.