1 \documentclass[12pt,a4paper,french]{article}
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30 Département d'informatique (décembre 09).\\
31 Partiel de mathématiques discrètes. Semestre 1}
42 \noindent Seule une fiche manuscrite de format A5 est autorisée.\\
48 $(\forall x\,.\, p(x) \Rightarrow q(x)) \land r(x)$, la variable
49 $x$ admet une occurence libre.
50 L'assertion proposée est vraie ou fausse?
53 $(\forall x \, . \, p(x) \Rightarrow q(x))$ est
54 $\exists x \, . \, p(x) \land \neg q(x)$.
55 L'assertion proposée est vraie ou fausse?
58 Soit la démonstration syntaxique suivante:
61 \multicolumn{3}{l}{Démonstration}\\
62 1.&$\neg B \Rightarrow \neg A$ &$H_1$ \\
64 3.&\_\_\_\_\_ &\_\_\_\_\_ \\
65 4.&\_\_\_\_\_ &\_\_\_\_\_ \\
66 5.&$\neg\neg B$ &réduction de l'absurde entre 4. et 1. \\
67 6.&$\neg \neg B \Rightarrow B$ &Axiome 9.\\
68 7.& $B$ &mp entre 5. et 6.
70 Si elle était complète cela permetrait de
71 démontrer syntaxiquement
72 $(\neg B \Rightarrow \neg A) \Rightarrow (A \Rightarrow B).
74 L'assertion proposée est vraie ou fausse ?
77 Q. 4. On considère les prédicats et constantes suivants avec leur interprétation sur un univers constitué d'individus humains.
80 \begin{tabular}{|r|l|}
84 $\textit{aime}(x,y)$ & $x$ aime $y$ \\
85 $\textit{maries}(x,y)$ & $x$ et $y$ sont mariés \\
86 $\textit{femme}(x)$ & $x$ est une femme \\
87 $\textit{homme}(x)$ & $x$ est un homme \\
88 $\textit{fidele}(x)$ & $x$ est fidèle \\
89 $\textit{honete}(x)$ & $x$ dit la vérité \\
99 \textit{maries}(x,y) \land
100 \neg \textit{aime}(x,y) \land
101 \neg \textit{aime}(y,x))
104 \og dans certains couples, un conjoint n'aime pas l'autre \fg.
105 L'assertion proposée est vraie ou fausse ?
108 Soit \textit{dodec} le prédicat unaire qui est vrai si son paramètre est un dodécaèdre,
109 \textit{cube} le prédicat unaire qui est vrai si son paramètre est un cube,
110 \textit{petit} le prédicat unaire qui est vrai si son paramètre est petit,
111 \textit{entre} le prédicat ternaire qui est vrai si son premier paramètre est entre le second et le troisième
113 \textit{devant} le prédicat binaire qui est vrai si son premier paramètre est devant son second paramètre.
114 \og les seuls grands cubes sont b et c \fg{} peut-elle se traduire en
117 (\neg petit(x) \land cube(x))
121 L'assertion proposée est vraie ou fausse?
123 Q. 6. On considère les prédicats et constantes suivants avec leur interprétation sur un univers constitué d'individus humains.
126 \begin{tabular}{|r|l|}
130 $\textit{aime}(x,y)$ & $x$ aime $y$ \\
131 $\textit{maries}(x,y)$ & $x$ et $y$ sont mariés \\
132 $\textit{femme}(x)$ & $x$ est une femme \\
133 $\textit{homme}(x)$ & $x$ est un homme \\
134 $\textit{fidele}(x)$ & $x$ est fidèle \\
135 $\textit{honete}(x)$ & $x$ dit la vérité \\
143 \exists x \, . \, (\forall y \, . \,
144 \textit{homme}(x) \land
145 (\textit{femme}(y) \Rightarrow
148 peut se traduire en \og certains hommes sont aimés de toutes les femmes \fg.
149 L'assertion proposée est vraie ou fausse ?
152 $(\forall x\,.\, (\exists y\,.\, p(x) \land p(y))$ est équivalente à
153 $(\forall y\,.\, (\exists x\,.\, p(y) \land p(x))$.
154 L'assertion proposée est vraie ou fausse?
157 $(\exists y \, . \, p(y) \land \neg q(y))$ est
158 $(\forall y \, . \, \neg p(y) \lor \neg q(y))$.
159 L'assertion proposée est vraie ou fausse?
161 Q. 9. On considère la proposition
163 (A \Rightarrow B) \Rightarrow
164 ((A \Rightarrow C) \Rightarrow (A \Rightarrow B \land C))
166 Il existe une démonstration syntaxique sous hypothèses qui prouve que cette proposition est un théorème. L'assertion proposée est vraie ou fausse ?
170 Soit \textit{dodec} le prédicat unaire qui est vrai si son paramètre est un dodécaèdre,
171 \textit{cube} le prédicat unaire qui est vrai si son paramètre est un cube,
172 \textit{petit} le prédicat unaire qui est vrai si son paramètre est petit,
173 \textit{entre} le prédicat ternaire qui est vrai si son premier paramètre est entre le second et le troisième
175 \textit{devant} le prédicat binaire qui est vrai si son premier paramètre est devant son second paramètre.
176 \og Il y a au moins deux objets qui n’ont rien derrière eux \fg{} peut-elle se traduire en
180 (\forall w\, .\, (w = x \lor w = y) \rightarrow (\forall z ¬devant(z, w))).
182 L'assertion proposée est vraie ou fausse?
185 $\forall x \,.\, x > 0 \Rightarrow
186 (\exists y \, . \, e^y = x )
188 est vraie sur l'univers $\mathds{R}$.
189 L'assertion proposée est vraie ou fausse ?
192 Soit $a$ et $b$ des symboles de constante,
193 $f$ un symbole de fonction unaire,
194 $g$ un symbole de fonction binaire et
195 $S$ un symbole de relation binaire.
196 L'expression $g(a,f(b))$ contient quatre termes.
197 L'assertion proposée est vraie ou fausse ?
200 Soit la démonstration syntaxique suivante:
204 \multicolumn{3}{l}{Démonstration sous hypothèses
205 $\{\neg B \Rightarrow \neg A, A\}$}\\
206 1.& $\neg B \Rightarrow \neg A$ &$H_1$ \\
208 3.&\_\_\_\_\_ &\_\_\_\_\_ \\
209 4.&\_\_\_\_\_ &\_\_\_\_\_ \\
210 5.&$\neg\neg B$ &réduction de l'absurde entre 4. et 1. \\
211 6.&$\neg \neg B \Rightarrow B$ &Axiome 9 ($B/P$).\\
212 7.& $B$ &mp entre 5. et 6.\\
216 Si elle était complète cela permetrait
217 démontrer syntaxiquement le théorème de la contraposée. Vrai ou faux ?
221 Soit $a$ et $b$ des symboles de constante,
222 $f$ un symbole de fonction unaire,
223 $g$ un symbole de fonction binaire et
224 $S$ un symbole de relation binaire.
225 L'expression $S(f(a),g(x,f(y)))$ est un terme complexe. L'assertion proposée est vraie ou fausse ?
227 Q. 15. On considère les prédicats et constantes suivants avec leur interprétation sur un univers constitué d'individus humains.
230 \begin{tabular}{|r|l|}
234 $\textit{aime}(x,y)$ & $x$ aime $y$ \\
235 $\textit{maries}(x,y)$ & $x$ et $y$ sont mariés \\
236 $\textit{femme}(x)$ & $x$ est une femme \\
237 $\textit{homme}(x)$ & $x$ est un homme \\
238 $\textit{fidele}(x)$ & $x$ est fidèle \\
239 $\textit{honete}(x)$ & $x$ dit la vérité \\
246 \og L'époux qui aime son épouse lui est fidèle \fg peut se traduire en
249 \textit{homme}(x) \land
250 \textit{femme}(y) \land
251 \textit{maries}(x,y) \land
252 \textit{aime}(x,y) \land
255 L'assertion proposée est vraie ou fausse ?
258 Soit $x$ et $y$ des entiers naturels.
259 $\forall x \, .\, (\exists y \, .\, x +y \ge x +1 )$
261 L'assertion proposée est vraie ou fausse ?
264 Soit \textit{dodec} le prédicat unaire qui est vrai si son paramètre est un dodécaèdre,
265 \textit{cube} le prédicat unaire qui est vrai si son paramètre est un cube,
266 \textit{petit} le prédicat unaire qui est vrai si son paramètre est petit,
267 \textit{entre} le prédicat ternaire qui est vrai si son premier paramètre est entre le second et le troisième
269 \textit{devant} le prédicat binaire qui est vrai si son premier paramètre est devant son second paramètre.
270 Dans la formule suivante $y$ et $u$ ont des occurences libres
273 \textit{dodec}(x) \lor devant(x, y) \Rightarrow
275 (\exists y \, .\, cube(y) \land \neg devant(x, y))
279 L'assertion proposée est vraie ou fausse?
281 Q. 18. La négation de
282 $(\exists y \, . \, p(y) \land \neg q(y))$ est
283 $(\forall y \, . \, \neg p(y) \lor q(y))$.
284 L'assertion proposée est vraie ou fausse?
286 Q. 19. Si j'étudie, je n'échoue pas en maths,
287 si je ne joue pas au basket-ball, alors j'étudie,
288 mais j'ai échoué en mathématiques.
289 Donc, j'ai joué au basket-ball.
290 Le raisonnement proposé est-il incorrect?
293 Soit $a$ et $b$ des symboles de constante,
294 $f$ un symbole de fonction unaire,
295 $g$ un symbole de fonction binaire et
296 $S$ un symbole de relation binaire.
297 L'expression $g(a,f(b))$
298 contient 1 seul termeL'assertion proposée est vraie ou fausse ?
301 $\forall x \,.\, x > 0 \Rightarrow
302 (\exists y \, . \, e^y = x)
304 est vraie sur l'univers $\mathds{N}$.
305 L'assertion proposée est vraie ou fausse ?
308 Soit \textit{dodec} le prédicat unaire qui est vrai si son paramètre est un dodécaèdre,
309 \textit{cube} le prédicat unaire qui est vrai si son paramètre est un cube,
310 \textit{petit} le prédicat unaire qui est vrai si son paramètre est petit,
311 \textit{entre} le prédicat ternaire qui est vrai si son premier paramètre est entre le second et le troisième
313 \textit{devant} le prédicat binaire qui est vrai si son premier paramètre est devant son second paramètre.
316 \exists x \, .\, dodec(x) \land petit(x)$ et
318 \exists x \, .\, dodec(x) \Rightarrow petit(x)
320 n'ont jamais la même valeur de vérité.
321 L'assertion proposée est vraie ou fausse?
323 Q. 23. Si je travaille, je ne peux pas étudier;
324 Soit je travaille, soit je suis reçu en mathématiques;
325 j'ai été reçu en mathématiques.
327 Le raisonnement proposé est-il incorrect?
330 $(\forall x\,.\, (\exists y\,.\, p(x) \land q(y))$ est équivalente à
331 $(\exists y\,.\, (\forall x\,.\, p(x) \land q(y))$. L'assertion proposée est vraie ou fausse?
334 Soit \textit{dodec} le prédicat unaire qui est vrai si son paramètre est un dodécaèdre,
335 \textit{cube} le prédicat unaire qui est vrai si son paramètre est un cube,
336 \textit{petit} le prédicat unaire qui est vrai si son paramètre est petit,
337 \textit{entre} le prédicat ternaire qui est vrai si son premier paramètre est entre le second et le troisième
339 \textit{devant} le prédicat binaire qui est vrai si son premier paramètre est devant son second paramètre.
340 Dans la formule suivante toutes les occurences de $x$ sont liées.
343 \textit{dodec}(x) \lor devant(x, y) \Rightarrow
345 (\exists y \, .\, cube(y) \land \neg devant(x, y))
349 L'assertion proposée est vraie ou fausse?
351 Q. 26. Pour l'anniversaire de mon épouse, je lui offre des fleurs;
352 soit il s'agit de l'anniversaire de mon épouse, soit je rentre tard;
353 aujourd'hui, je n'apporte pas de fleurs à mon épouse.
354 Donc aujourd'hui, je rentre tard.
355 Le raisonnement proposé est-il correct?
358 En logique des propositions, $P$ se déduit syntaxiquement de
359 $H_1$, \ldots, $H_n$ si et seulement si
360 $P$ est une conséquence logique de $H_1$, \ldots, $H_n$.
361 L'assertion proposée est vraie ou fausse ?
363 Q. 28. On considère les prédicats et constantes suivants avec leur interprétation sur un univers constitué d'individus humains.
366 \begin{tabular}{|r|l|}
370 $\textit{aime}(x,y)$ & $x$ aime $y$ \\
371 $\textit{maries}(x,y)$ & $x$ et $y$ sont mariés \\
372 $\textit{femme}(x)$ & $x$ est une femme \\
373 $\textit{homme}(x)$ & $x$ est un homme \\
374 $\textit{fidele}(x)$ & $x$ est fidèle \\
375 $\textit{honete}(x)$ & $x$ dit la vérité \\
382 \og Chaque époux aiment son épouse et réciproquement \fg peut se traduire en
385 (\textit{homme}(x) \land
386 \textit{femme}(y) \land
387 \textit{maries}(x,y)) \Rightarrow
388 (\textit{aime}(x,y) \land
391 L'assertion proposée est vraie ou fausse ?
395 Soit \textit{dodec} le prédicat unaire qui est vrai si son paramètre est un dodécaèdre,
396 \textit{cube} le prédicat unaire qui est vrai si son paramètre est un cube,
397 \textit{petit} le prédicat unaire qui est vrai si son paramètre est petit,
398 \textit{entre} le prédicat ternaire qui est vrai si son premier paramètre est entre le second et le troisième
400 \textit{devant} le prédicat binaire qui est vrai si son premier paramètre est devant son second paramètre.
401 \og si un cube a quelque chose devant lui alors il est petit \fg{} peut-elle se traduire en
404 ( \exists y \, . \, cube(x) \land devant(x,y))
408 L'assertion proposée est vraie ou fausse?
412 $(\forall x \, . \, x \ge 5) \land (\exists y \, . \, y \ge x)$
413 toutes les coccurences de la variable $x$ sont liées.
414 L'assertion proposée est vraie ou fausse ?
417 Soit $x$ et $y$ des entiers naturels.
418 $\exists x \, .\, ( \forall y \, . \, y \neq x \Rightarrow x <1 )$
420 L'assertion proposée est vraie ou fausse ?
423 En logique des propositions,
424 il est possible de déduire que $P$ est vraie chaque fois que
425 $H_1$, \ldots, $H_n$ le sont par la méthode des tables de vérités sans
426 qu'il n'existe nécessairement de démonstration syntaxique permettant
427 d'établir $P$ à partir des hypothèses $H_1$, \ldots, $H_n$.
428 L'assertion proposée est vraie ou fausse ?
430 Q. 33. On considère les prédicats et constantes suivants avec leur interprétation sur un univers constitué d'individus humains.
434 \begin{tabular}{|r|l|}
438 $\textit{aime}(x,y)$ & $x$ aime $y$ \\
439 $\textit{maries}(x,y)$ & $x$ et $y$ sont mariés \\
440 $\textit{femme}(x)$ & $x$ est une femme \\
441 $\textit{homme}(x)$ & $x$ est un homme \\
442 $\textit{fidele}(x)$ & $x$ est fidèle \\
443 $\textit{honete}(x)$ & $x$ dit la vérité \\
450 \og Les femmes aiment toujours les hommes fidèles et qui dis.nt la vérité \fg peut se traduire en
453 (\textit{homme}(x) \land
454 \textit{femme}(y) \land
455 \textit{fidele}(x) \land
460 L'assertion proposée est vraie ou fausse ?
462 Q. 34. La négation de
463 $(\exists y \, . \, p(y) \land \neg q(y))$ est
464 $(\forall y \, . \, p(y) \Rightarrow q(y))$.
465 L'assertion proposée est vraie ou fausse?
467 Q. 35. Soit la démonstration syntaxique suivante:
470 \multicolumn{3}{l}{Démonstration sous hypothèses
471 $\{\neg B \Rightarrow \neg A, A\}$}\\
472 1.&$\neg B \Rightarrow \neg A$ &$H_1$ \\
474 3.&\_\_\_\_\_ &\_\_\_\_\_ \\
475 4.&\_\_\_\_\_ &\_\_\_\_\_ \\
476 5.&$\neg\neg B$ &réduction de l'absurde entre 4. et 1. \\
477 6.&$\neg \neg B \Rightarrow B $&Axiome 9 ($B/P$).\\
478 7.& $B$ &mp entre 5. et 6.\\
482 La démonstration est correcte si en 3. et 4. on a: \newline
484 3.& $(\neg B \Rightarrow \neg A )\Rightarrow (\neg \neg A \Rightarrow \neg \neg B) $ &théoreme de la contraposée ($\neg B/P, \neg A /Q$). \\
485 4.&$\neg \neg A \Rightarrow A $ &Axiome 9 ($A/P $).
489 Q. 36. Dans la formule
490 $(\forall x\,.\, p(x) \Rightarrow q(x)) \land r(y)$, la variable
491 $x$ admet une occurence libre. L'assertion proposée est vraie ou fausse?
493 Q. 37. La relation $\{P,Q\} \vdash R$ se lit-elle
494 \og $R$ est une conséquence logique de l'ensemble
497 Q. 38. La négation de
498 $(\forall x \, . \, p(x) \Rightarrow q(x))$ est
499 $\exists x \, . \, \neg p(x) \Rightarrow q(x)$.
500 L'assertion proposée est vraie ou fausse?
503 \subsection{Du $\forall$ à $\exists$}
505 \item En calcul propositionnel, montrer que
506 $\{\neg p \lor q \} \models p \Rightarrow q $ et
507 $\{p \Rightarrow q \} \models \neg p \lor q $.
508 \item Exprimer la négation de $\forall x \,.\, r(x)$.
509 \item Montrer que $ (\forall x\, . \, r(x)) \Rightarrow q(y)$ est
510 équivalent à $ \exists x \, . \, \neg r(x) \lor q(y)$.
512 \subsection{Démonstration syntaxique}
514 Dans le système \og PR \fg{} et en se servant éventuellement des théorèmes
515 déjà démontrés dans le cours, démontrer syntaxiquement
516 les deux formules propositionnelles suivantes:
537 \item $((A \Rightarrow C) \land (B \Rightarrow D)) \Rightarrow
538 ((A \lor B) \Rightarrow (C \lor D))$
542 \section*{Annexes : Axiomes de PR}
544 \begin{itemize}\item Axiome 1 : $P\imp (Q\imp P)$
545 \item Axiome 2 : $(P\imp Q)\imp((P\imp(Q\imp R))\imp (P\imp R))$
546 \item Axiome 3 : $P\imp(Q\imp P\et Q)$
547 \item Axiome 4 : $P\et Q\imp P$
548 \item Axiome 5 : $P\et Q\imp Q$
549 \item Axiome 6 : $P\imp P\ou Q$
550 \item Axiome 7 : $Q\imp P\ou Q$
551 \item Axiome 8: $(P\imp R)\imp((Q\imp R) \imp(P\ou Q\imp R))$
552 \item Axiome 9: $\non\non P\imp P$
553 \item Axiome 10: $(P\imp Q)\imp((P\imp\non Q)\Rightarrow \neg P)$
554 \item Axiome 11 : $(P\imp Q)\imp((Q\imp P)\imp(P\eqv Q))$
555 \item Axiome 12 : $(P\eqv Q)\imp(P\imp Q)$
556 \item Axiome 13 : $(P\eqv Q)\imp(Q\imp P)$
564 \begin{tabular}{|l|c|c||l|c|c||l|c|c|}
566 Numéro & V & F & Numéro & V & F & Numéro & V & F \\
568 Q. 1 & & & Q. 2 & & & Q. 3 & & \\
570 Q. 4 & & & Q. 5 & & & Q. 6 & & \\
572 Q. 7 & & & Q. 8 & & & Q. 9 & & \\
574 Q. 10 & & & Q. 11 & & & Q. 12 & & \\
576 Q. 13 & & & Q. 14 & & & Q. 15 & & \\
578 Q. 16 & & & Q. 17 & & & Q. 18 & & \\
580 Q. 19 & & & Q. 20 & & & Q. 21 & & \\
582 Q. 22 & & & Q. 23 & & & Q. 24 & & \\
584 Q. 25 & & & Q. 26 & & & Q. 27 & & \\
586 Q. 28 & & & Q. 29 & & & Q. 30 & & \\
588 Q. 31 & & & Q. 32 & & & Q. 33 & & \\
590 Q. 34 & & & Q. 35 & & & Q. 36 & & \\
592 Q. 37 & & & Q. 38 & & & & & \\