Math Problem Statement

On considère une famille finie d'ensembles distincts deux à deux. Montrer que l'un au moins de ces ensembles ne contient

aucun des autres.

Solution

Pour démontrer cette affirmation, nous allons procéder par raisonnement. Soit une famille finie d'ensembles distincts deux à deux, que nous noterons {A1,A2,,An}\{A_1, A_2, \dots, A_n\}, où nn est un entier naturel.

Étapes du raisonnement :

  1. Hypothèses :

    • Chaque ensemble de la famille est distinct : AiAjA_i \neq A_j pour iji \neq j.
    • Nous devons prouver qu'il existe au moins un ensemble AkA_k tel que AkA_k ne contient aucun autre ensemble de la famille.
  2. Contradiction : Supposons, par l'absurde, que chaque ensemble de la famille contienne au moins un autre ensemble. Cela signifierait que, pour tout ensemble AiA_i, il existe un AjAiA_j \neq A_i tel que AjAiA_j \subseteq A_i.

  3. Ordre partiel sur les ensembles : Le rapport d'inclusion (\subseteq) définit un ordre partiel sur la famille d'ensembles. Dans ce cas, il doit exister un élément minimal selon cet ordre partiel, c'est-à-dire un ensemble qui ne contient aucun autre ensemble. Ce fait découle du théorème de l'existence d'éléments minimaux dans un ensemble fini avec un ordre partiel.

  4. Conclusion : Cet élément minimal, noté AkA_k, ne peut contenir aucun autre ensemble AjA_j, sinon il ne serait pas minimal. Ainsi, AkA_k est l'ensemble recherché, qui ne contient aucun des autres ensembles de la famille.

Conclusion :

Dans toute famille finie d'ensembles distincts deux à deux, il existe au moins un ensemble qui ne contient aucun des autres.


Avez-vous des questions ou souhaitez-vous des détails supplémentaires sur cette démonstration ?

Voici 5 questions relatives pour approfondir :

  1. Qu'est-ce qu'un ordre partiel et comment est-il utilisé dans ce contexte ?
  2. Quels sont les exemples concrets d'ensembles pour illustrer cette démonstration ?
  3. Comment montrer que cette conclusion s'applique également à une famille infinie d'ensembles ?
  4. Peut-on adapter cette preuve si les ensembles ne sont pas nécessairement distincts deux à deux ?
  5. Comment le théorème de l'existence d'éléments minimaux fonctionne-t-il dans d'autres types de relations ?

Tip : En mathématiques, raisonner par l'absurde est une technique puissante pour établir la vérité d'une proposition en démontrant que la négation conduit à une contradiction.

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