Signification et négation (2) - Exercice 1

30 min
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Pour poursuivre son apprentissage.
Question 1
Pour les trois assertions proposées, donner leur sens et ensuite leur négation. On note par ff une fonction numérique réelle de la variable réelle xx, dérivable sur R\mathbb{R}, et à valeur dans R\mathbb{R}.

∃a∈R, ∀x∈R, (x⩾a)⟹(f(x)×f(a)>0)\exist a \in \mathbb{R}, \, \forall x \in \mathbb{R}, \, (x \geqslant a) \Longrightarrow \big ( f(x) \times f(a) > 0 \big)

Correction
Cette assertion ∃a∈R, ∀x∈R, (x⩾a)⟹(f(x)×f(a)>0)\exist a \in \mathbb{R}, \, \forall x \in \mathbb{R}, \, (x \geqslant a) \Longrightarrow \big ( f(x) \times f(a) > 0 \big) signifie que la fonction numérique réelle ff ne s'annule pas, et est de signe constant, lorsque xx devient suffisamment grand.
Sa négation est donnée par :
¬(∃a∈R, ∀x∈R, (x⩾a)⟹(f(x)×f(a)>0))⟺(∀a∈R, ∃x∈R, (x⩾a)∧¬(f(x)×f(a)>0))\neg \bigg( \exist a \in \mathbb{R}, \, \forall x \in \mathbb{R}, \, (x \geqslant a) \Longrightarrow \big ( f(x) \times f(a) > 0 \big) \bigg) \Longleftrightarrow \bigg( \forall a \in \mathbb{R}, \, \exist x \in \mathbb{R}, \, (x \geqslant a) \wedge \neg\big ( f(x) \times f(a) > 0 \big) \bigg)
A savoir :
¬(∃a∈R, ∀x∈R, (x⩾a)⟹(f(x)×f(a)>0))⟺(∀a∈R, ∃x∈R, (x⩾a)∧(f(x)×f(a)⩽0))\neg \bigg( \exist a \in \mathbb{R}, \, \forall x \in \mathbb{R}, \, (x \geqslant a) \Longrightarrow \big ( f(x) \times f(a) > 0 \big) \bigg) \Longleftrightarrow \bigg( \forall a \in \mathbb{R}, \, \exist x \in \mathbb{R}, \, (x \geqslant a) \wedge \big ( f(x) \times f(a) \leqslant 0 \big) \bigg)
Finalement :
¬(∃a∈R, ∀x∈R, (x⩾a)⟹(f(x)×f(a)>0))⟺(∀a∈R, ∃x∈R, x⩾a, f(x)×f(a)⩽0)\neg \bigg( \exist a \in \mathbb{R}, \, \forall x \in \mathbb{R}, \, (x \geqslant a) \Longrightarrow \big ( f(x) \times f(a) > 0 \big) \bigg) \Longleftrightarrow \big( \forall a \in \mathbb{R}, \, \exist x \in \mathbb{R}, \, x \geqslant a, \, f(x) \times f(a) \leqslant 0 \big)
Question 2

∀(x,y)∈R2, (f(x)=f(y))⟹(x=y)\forall (x,y) \in \mathbb{R}^2, \, \big(f(x) = f(y) \big) \Longrightarrow (x=y)

Correction
Cette assertion ∀(x,y)∈R2, (f(x)=f(y))⟹(x=y)\forall (x,y) \in \mathbb{R}^2, \, \big(f(x) = f(y) \big) \Longrightarrow (x=y) signifie que si deux antécédents réels conduisent à la même image alors ces deux antécédents sont en fait les mêmes.
Si on prend la contraposée (suivant l'équivalence (P⟹Q)⟺(¬Q⟹¬P)(P \Longrightarrow Q) \Longleftrightarrow (\neg Q \Longrightarrow \neg P)), cela signifie que l'on a l'assertion équivalente suivante : ∀(x,y)∈R2, (x≠y)⟹(f(x)≠f(y))\forall (x,y) \in \mathbb{R}^2, \, \big(x \neq y \big) \Longrightarrow \big( f(x) \neq f(y) \big). Ainsi deux antécédents réels distincts n'ont pas la même image. En Mathématiques, une telle fonction ff est qualifiée d'injective{\color{red}{\bf{injective}}}. On dit également que ff est une injection{\color{red}{\bf{injection}}}.
Sa négation est donnée par :
¬(∀(x,y)∈R2, (f(x)=f(y))⟹(x=y))⟺(∃(x,y)∈R2, (f(x)=f(y))∧¬(x=y))\neg \big ( \forall (x,y) \in \mathbb{R}^2, \, \big(f(x) = f(y) \big) \Longrightarrow (x=y) \big) \Longleftrightarrow \big ( \exist (x,y) \in \mathbb{R}^2, \, \big(f(x) = f(y) \big) \wedge \neg (x = y) \big)
A savoir :
¬(∀(x,y)∈R2, (f(x)=f(y))⟹(x=y))⟺(∃(x,y)∈R2, (f(x)=f(y))∧(x≠y))\neg \big ( \forall (x,y) \in \mathbb{R}^2, \, \big(f(x) = f(y) \big) \Longrightarrow (x=y) \big) \Longleftrightarrow \big ( \exist (x,y) \in \mathbb{R}^2, \, \big(f(x) = f(y) \big) \wedge (x\neq y) \big)
Cette négation signifie que, pour cette fonction numérique réelle ff, il est existe au moins deux antécédents réels différents qui admettent la même image.
Question 3

∀x∈R, ∃(a,b)∈R2, f(a)<f(x)<f(b)\forall x \in \mathbb{R}, \, \exist(a,b) \in \mathbb{R}^2, \, f(a) < f(x) < f(b)

Correction
Cette assertion ∀x∈R, ∃(a,b)∈R2, f(a)<f(x)<f(b)\forall x \in \mathbb{R}, \, \exist(a,b) \in \mathbb{R}^2, \, f(a) < f(x) < f(b) signifie que la fonction ff n'admet pas d'extremum sur R\mathbb{R}.
Sa négation est donnée par :
¬(∀x∈R, ∃(a,b)∈R2, f(a)<f(x)<f(b))⟺(∃x∈R, ∀(a,b)∈R2, f(a)⩾f(x)⩾f(b))\neg \big ( \forall x \in \mathbb{R}, \, \exist(a,b) \in \mathbb{R}^2, \, f(a) < f(x) < f(b) \big) \Longleftrightarrow \big ( \exist x \in \mathbb{R}, \, \forall(a,b) \in \mathbb{R}^2, \, f(a) \geqslant f(x) \geqslant f(b) \big)

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