Le théorème de Cantor

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  • čas přidán 21. 02. 2023
  • On démontre dans cette vidéo le théorème de Cantor, qui affirme qu'un ensemble E n'est jamais en bijection avec l'ensemble de ses parties.

Komentáře • 65

  • @fredogator9479
    @fredogator9479 Před rokem +15

    L'idée de l'ensemble A n'est pas de Cantor mais de Bertrand Russell. Il semble que Zermelo en avait eu également l'idée.
    Merci beaucoup en tout cas pour vos vidéos qui me rappellent mes lointains souvenirs de prépa et qui sont extrêmement bien faites. Je ne saurais trop les conseiller à tous les étudiants de prépa. D'ailleurs même dans cette vidéo un peu anecdotique vous essayez de mettre en lumière l'idée d'intuition indispensable à la résolution des exos de prépa, même si dans le cas présent nous sommes dans le contre exemple typique avec une idée géniale venue à peu près de nulle part.
    BRAVO

  • @sirmephis5999
    @sirmephis5999 Před rokem +12

    C'est vraiment incroyable , très rapide et efficace

  • @MrZefredo
    @MrZefredo Před rokem +8

    J'ai été interrogateur pendant trois ans au concours d'entrée de ton école. Je m'efforçais de trier entre les candidats - qui ne connaissait pas l'astuce - qui connaissait l'astuce sans plus - qui essaye de retrouver l'astuce et la trouve, les derniers ayant la meilleure note toute chose autre égale évidemment. Tes vidéos me montre que tu fais partie de la troisième catégorie.

    • @MathsEtoile
      @MathsEtoile  Před rokem +1

      Merci beaucoup ça fait très plaisir :)

  • @Pacobios
    @Pacobios Před rokem +5

    J'adore ce genre de vidéos où tu présentes et prouve un théorème. Tu fais un excellent travail!

  • @bilmag182
    @bilmag182 Před rokem +4

    Incroyable une des meilleures vidéo que j'ai vu

  • @twentyc192
    @twentyc192 Před rokem +4

    Vidéo incroyable comme d'habitude merci pour cette qualité de 4:19 que tu nous offres

  • @michelbernard9092
    @michelbernard9092 Před rokem +5

    Pour le truc magique utilisé, j'ai de suite pensé au paradoxe de Russel : " l'ensemble des ensembles n'appartenant pas à eux-mêmes appartient-il à lui-même " ou on retrouve presque la même écriture.
    Voir sur wikipédia ou je recopie 3 lignes :
    "La démonstration du paradoxe de Russell repose sur un argument diagonal, elle est très semblable à la démonstration du théorème de Cantor : le cardinal de l'ensemble des parties d'un ensemble (infini) E est strictement plus grand que celui de cet ensemble. Rappelons que pour démontrer ce théorème, on montre qu'une fonction f de E dans P(E), l'ensemble des parties de E, ne peut être surjective"
    Mais j'ignore ce qui a été démontré en premier.

  • @francoisgirardot6277
    @francoisgirardot6277 Před rokem

    Bravo pour la demonstration , il fallait y penser

  • @stuga12397
    @stuga12397 Před rokem +2

    Si tu veux un peu plus de contexte et d'intuition, le plus simple c'est encore de revenir à un cas plus facile : le cas le plus simple où on utilise un argument diagonal de ce type là, c'est pour montrer que N < [0,1] (ce qui est juste un cas particulier du théorème de Cantor, d'ailleurs). Le principe est de construire un réel x qui n'a pas d'antécédent par f, et on construit x à partir de son développement décimal : On veut que le développement décimal de x et de f(n) diffère à au moins un endroit, pour tout n. Ce qu'on peut faire, c'est définir le nième chiffre de x comme étant 0 si le nième chiffre de f(n) est différent de 0, et 1 sinon. Tu vois bien que du coup que x n'est pas dans Im(f). Ce cas particulier est déjà pas évident, mais c'est loin d'être aussi magique que ce que tu présentes.
    Une fois qu'on comprend ce cas particulier, on peut essayer d'adapter ça au cas général : pour ça, on identifie P(E) à {0,1}^E (et donc si S € P(E) et x € E, S_x = 1 si x € S, 0 sinon) , et on veut construire un élément x qui n'a pas d'antécédent par f. On fait la même astuce qu'avant : on construit un élément S de {0,1}^E qui diffère de f(x) à au moins un endroit, pour tout x. On veut donc que f(x)_x != S_x, en d'autres termes, S_x = 0 si f(x)_x = 1, S_x = 1 sinon. Pour les mêmes raisons qu'au dessus, S n'est pas dans Im(f), et si tu t'intéresses à l'ensemble qu'on vient de definir, on a pris tous les éléments de E tels que f(x)_x = 0, ie x
    otin f(x), c'est exactement ton ensemble A !
    Les arguments diagonaux sont toujours compliqués à comprendre au début, mais une fois que t'en fais quelques uns c'est beaucoup plus évident (comme à peu près tout en maths au final). Si ce genre de raisonnements t'intéresse, regarde du côté des théorèmes de Godel qui se prouvent par des arguments diagonaux aussi (bon c'est quand même plus compliqué que ce qu'on vient de faire mais la preuve est très jolie)

  • @reouven5501
    @reouven5501 Před rokem

    Incroyable !!!

  • @annonyme8529
    @annonyme8529 Před rokem +1

    Trop bien !

  • @ilyes3881
    @ilyes3881 Před rokem

    Bonne video!👌

  • @fredericmazoit1441
    @fredericmazoit1441 Před rokem +4

    Pour moi, c'est une généralisation très naturelle de l'argument diagonal classique.
    Prenons une fonction de f:N\to 2^N. On peut la voir comme une matrice infinie M de 0 et de 1 de la façon suivante.
    La i-ième ligne est l'indicatrice de f(i), i.e. M(i, j)=1 ssi j\in f(i).
    L'argument diagonal consiste à regarder la diagonale de M et à changer les 0 et 1 et inversement. De cette façon, on construit l'ensemble A={i / M(i, i)=0}. Par construction de M, si A=f(j), alors j\in A ssi M(j, j)=1. Mais si M(j, j)=1, i.e. j\in A, alors par construction de A, j
    otin A. Et si M(j, j)=0, i.e. j
    otin A, alors j\in A.
    Il reste à comprendre comment Cantor a trouvé l'argument diagonal classique.

    • @fredericmazoit1441
      @fredericmazoit1441 Před rokem

      Sinon, je trouve intéressant de regarder la première preuve de Cantor du fait que les réels ne sont pas dénombrables.
      Je n'ai plus la preuve originale bien en tête mais l'idée est la suivante.
      On se donne une suite u_n de réels et on construit une suite I_n de segments fermé emboités telle que I_n ne contient aucun u_m pour m

    • @wlopace1015
      @wlopace1015 Před rokem

      @@fredericmazoit1441 Et cette manipulation de segments emboîtés donnera plus tard l'une des caractérisation de la complétude de R (indépendamment de Dedekind et Cauchy).
      Mais je n'ai jamais entendu parler de cette première démo, une ref ?

    • @fredericmazoit1441
      @fredericmazoit1441 Před rokem +1

      @@wlopace1015 Pffff, youtube n'aime pas les références externes et a supprimé ma réponse.
      Il y a un papier sur arxiv dont le titre est On Cantor's important proofs de W. Mueckenheim.

    • @wayy8927
      @wayy8927 Před 11 měsíci

      Vous faites des études de maths ?

    • @fredericmazoit1441
      @fredericmazoit1441 Před 11 měsíci

      ​@@wayy8927 Pas au sens où vous l'entendez. Je suis enseignant chercheur.

  • @sardanapale2302
    @sardanapale2302 Před rokem

    Pas mal de réponses plus bas donnent comme motivation de l'ensemble A le paradoxe de Russel. Ce sont toutes des bonnes réponses, les deus sont intimement liés.
    Par contre, tu donnes toi-aussi, au début de ta vidéo, les bonnes réponses quand tu dis que 1) "l'ensemble des parties est une manière de construire à partir d'un ensemble, un ensemble strictement plus grand" et 2) quand tu fais la relation avec l'argument diagonal (voir un autre commentaire plus bas)
    Fondamentalement c'est ça l'idée derrière le théorème de Cantor et le paradoxe de Russel. En fait, c'est ça l'idée derrière ZF ou ZFC qui sont des axiomes qui te permettent à partir d'ensembles de construire d'autres ensembles, tout en restant dans la classe des ensembles (classe des ensembles qui elle n'est pas un ensemble, cf Russel pour faire court, ou le schèma d'axiomes de substitution cf Krivine, que comme plus bas, je recommande).
    L'ensemble A apparait "naturellement", en fait, c'est l'ensemble non trivial le plus simple que tu puisses construire à partir des données du problème.

  • @MichelSLAGMULDER
    @MichelSLAGMULDER Před měsícem

    Moi je ne l'aurais pas présenté comme ça. J'aurais dit que A est un sous ensemble de E par définition (au pire l'ensemble vide), Il est donc un élément de P(E). Comme la fonction est supposée subjective, il existe forcement un y tel que f(y) = A. Après la disjonction des cas montre l'absurdité. Je trouve que de faire comme ça c'est plus clair, mais ça revient au même.

  • @rubikcraft5182
    @rubikcraft5182 Před rokem +2

    Trop bien les vidéos de théorie des ensembles!
    ce serait génial si t'en faisais d'autres
    et aussi, ou est passé la petite musique de l'intro? :(

  • @paulb9115
    @paulb9115 Před rokem

    Très clair, en attente de la preuve du théorème de Cantor-Bernstein

    • @MathsEtoile
      @MathsEtoile  Před rokem +1

      Super idée ! Je ferai bien aussi le lemme de Zorn, dans la même veine

  • @MichelSLAGMULDER
    @MichelSLAGMULDER Před měsícem

    Je pense avoir une piste pour comprendre comment il a trouvé cette astuce. Pour ça je vais donner un exemple. Supposons que E soit un ensemble d'oranges et je veux fabriquer un sous - ensemble absurde. Je choisis le sous-ensemble E dont les éléments sont des pommes. Et là j'ai un problème, je me rends compte que ce sous-ensemble n'a rien d'absurde. Alors que l'énoncée semble absurde ce sous ensemble existe et c'est l'ensemble vide. Donc je ne suis pas avancé. Il faut donc aller plus loin. Il faut construire un ensemble structurellement absurde. Et qu'elle est la première idée qui vient à l'esprit. Quelle est l'absurdité la plus facile à mettre en place, l'ensemble autoréférent contradictoire en d'autre terme la contradiction du barbier. Je sais pas si c'est bien clair.

  • @foudilbenouci482
    @foudilbenouci482 Před rokem

    Un ensemble à plus de parties que d'éléments

  • @stephanebiwole103
    @stephanebiwole103 Před rokem

    Un corollaire intéressant du théorème de Cantor c’est la non-existence de l’ensemble des cardinaux(finis ou infinis).
    En fait si l’ensemble des cardinaux existait alors le cardinal de l’ensemble des parties de cet ensemble ne serait pas de cet ensemble par le théorème de Cantor. Ce qui est absurde.
    L’ensemble des cardinaux finis existent par contre (l’ensemble des entiers naturels.

  • @jeanllup6150
    @jeanllup6150 Před rokem

    😂😂

  • @hamzachater3431
    @hamzachater3431 Před rokem

    Charmant Théorème

  • @foxlolo38
    @foxlolo38 Před rokem +1

    2:46 R^R ? A quoi cela correspond ?

    • @eglvoland4162
      @eglvoland4162 Před rokem

      L'ensemble des fonctions de R dans R.

    • @fredericmazoit1441
      @fredericmazoit1441 Před rokem +2

      Pour préciser la réponse d'Eglvoland, si tu prends une fonction de B->A avec a et B finis, combien y a-t-il de fonction ? Ben pour la première valeur de B, tu as |A| choix possible (|A| désigne le cardinal de A). Et pour la 2e valeur de B, tu as |A| choix possible et ainsi de suite. Tu as donc |A|^|B| fonctions.
      Après, on fait des abus de notation.
      On peut voir les sous-ensembles d'un ensemble X comme des fonctions de X->{0, 1} (f(x)=1 si x est dans l'ensemble). On note pas 2^X l'ensemble des sous-ensembles de X.
      Donc R^R désigne l'en semble des fonctions de R->R.

  • @octobrerouge1997
    @octobrerouge1997 Před 11 měsíci

    ❤❤Magie noire ❤❤😂😂

  • @henritpe2718
    @henritpe2718 Před rokem

    Comment sait-on que A n’est pas l’ensemble vide ?

    • @merwan.houiralami
      @merwan.houiralami Před rokem +1

      peu importe si A est l’ensemble vide on peut quand meme conclure

    • @evar5638
      @evar5638 Před rokem

      A n'est pas l'ensemble vide car f est surjective, donc il existe y tel que f(y) est l'ensemble vide qui appartient a P(E). Donc si A est vide, alors y appartient a f(y) donc y n'existe pas donc f(y) non plus et c'est absurde. De ce que j'ai compris c'est ça 😅.

  • @corbonmaths9597
    @corbonmaths9597 Před rokem

    L'idée que j'ai trouvé, c'est de partitionner P(E) en deux sous-ensembles (disjoints donc), Im f et son complémentaire dans P(E). Ensuite on s'arrange pour que A soit dans le complémentaire de Im f (dans P(E)). Alors dans les deux cas, on obtient une contradiction parce que f est surjective i.e. on est sûr que f(y) [qui appartient à Im f] appartient à A [qui appartient au complémentaire de Im f dans P(E)].

  • @wlopace1015
    @wlopace1015 Před rokem

    Je désapprouve le 'ZFC' en miniature. Je comprends l'idée mais :
    1/ L'axiome du choix est clairement pas indispensable (il est même indépendant de ZF). Mais à la limite je m'en fous.
    2/ Quand on parle d'étudier ZFC, on se demande si on peut trouver des modèles de cette théorie, et si on peut rajouter des choses dedans. Typiquement, l'axiome de fondation.
    Si tu veux avoir une idée, je te conseille "Théorie des ensembles" de Jean-Louis Krivine. Le meilleur bouquin (au sens pédagogique/mathématique) qu'il m'ait jamais été donné de lire tout thème confondu.

    • @wlopace1015
      @wlopace1015 Před rokem

      Par ailleurs, c'est moins précis (même si équivalent), mais je pense que c'est plus "parlant" de parler de bijection. Ca permet de parler de correspondance biunivoque, et permet à des matheux moins aguerris de s'accrocher.

  • @leporcquirit
    @leporcquirit Před 11 měsíci

    Il manque « ZFC - 01 » dans le titre 😉

    • @MathsEtoile
      @MathsEtoile  Před 11 měsíci +1

      T'es sacrément efficace ce soir dis moi 😂
      Je règlerai tout ça demain, merci beaucoup !

    • @leporcquirit
      @leporcquirit Před 11 měsíci

      ​@@MathsEtoile J'ai leech toute la chaîne (pour visu ultérieure) et consulter la liste des fichiers dans l'ordre alphabétique de l'explorateur est redoutable 😁 Tant que j'y suis : il n'y a pas de playlist pour ZFC.

  • @evar5638
    @evar5638 Před rokem

    Je ne comprends pas pourquoi la non-existence de A montre le théorème. Pourquoi est-il impossible de créer une surjection telle que pour tout x de E on a x dans f(x) ?

    • @monkey_tm4651
      @monkey_tm4651 Před rokem

      Même si on pouvait construire une fonction f telle que pour tout x dans E, on ait x dans f(x) cet argument montre que f ne peut être une surjection (en fait dans ce cas on aurait A = vide donc y n’est pas dans A, (i.e y quelconque dans E), et donc par définition de A, y est dans f(y) = A ce qui est évidement absurde)

    • @monkey_tm4651
      @monkey_tm4651 Před rokem

      L’argument tient « simplement » du fait qu’aucune application de E sans P(E) ne peut atteindre toutes les parties possibles, car on est capable d’en construire une qui n’est jamais atteinte (en l’occurrence A)

    • @evar5638
      @evar5638 Před rokem

      @@monkey_tm4651 Ah ok merci, en effet j'avais pas compris pourquoi A est nécessairement non-vide. Je m'attendais pas à que ce soit toi qui me répondes mdr (je te connais de TM).

    • @foudilbenouci482
      @foudilbenouci482 Před rokem

      A existe bien mais n'a pas d'antécédent , ce qui est différent...

  • @marzinsouad2728
    @marzinsouad2728 Před 9 měsíci

    Bonjour, dans la ligne ou vous supposez que:
    Si y n'appartient pas à A, normalement vous dites que y n'appartient pas à E d'après la définition de A. Ce qui est contradictoire.
    J'espère que c'est clair.
    Cordialement.

  • @drecland
    @drecland Před rokem +2

    J'ai une idée sur pourquoi cette idée lui est venue : Quand on veut traiter la surjectivité, cela implique de regarder l'ensemble d'arriver de notre fonction, hors si l'on veux que la fonction ne soit pas dans l'ensemble d'arriver, il suffie et même il est nécéssaire de spécifier qu'il n'y ait pas . C'est surement en prenant un raisonnement de la sorte que lui ait venue l'idée de cette preuve.
    Après si on ne peux pas prendre de fonction surjective vers un ensemble plus grand, cela ne veux pas dire qu'il n'existe pas d'ensemble limite à tous les ensemble, ce qui est démontrable assez facilement en supposant qu'il existe un ensemble qui peut prendre n'importe quel ensemble existant et réduire en un point les éléments de l'ensemble par une relation appliquer par une fonction ( que je nomme fonction algorithmique car je ne sais si ce genre d'objet existe )

  • @elpistolero4857
    @elpistolero4857 Před rokem

    Quelqu'un peut-il m'éclairer sur le sens de "x appartient à f(x)" ? Merci

    • @abcdef71167
      @abcdef71167 Před rokem

      La fonction f associe à tout élément x de E une partie de E, il faut donc voir f(x) comme un ensemble d'éléments de E (qui est quelconque). x étant un élément de E, on peut donc se poser la question de l'appartenance de x à cet ensemble noté f(x).

    • @elpistolero4857
      @elpistolero4857 Před rokem +1

      @@abcdef71167 Merci beaucoup !

  • @vegetossgss1114
    @vegetossgss1114 Před rokem +1

    x n'appartient pas à f(x). Comment ça? f(x) est un ensemble?

    • @MathsEtoile
      @MathsEtoile  Před rokem

      Oui ! Comme f va de E dans P(E), f(x) est un élément de P(E), c'est a dire une partie de E

    • @vegetossgss1114
      @vegetossgss1114 Před rokem

      @@MathsEtoile Est-ce qu'on parle de {f(x)}, de f({x}) ou d'autre chose?

    • @MathsEtoile
      @MathsEtoile  Před rokem

      @@vegetossgss1114 Ni l'un ni l'autre, on parle bien de l'élément f(x). Comme f est a valeurs dans P(E), f(x) est bien un ensemble

    • @vegetossgss1114
      @vegetossgss1114 Před rokem

      @@MathsEtoile Merci!

    • @foudilbenouci482
      @foudilbenouci482 Před rokem

      cette application associe un élément d'un ensemble à une partie de cette ensemble

  • @nathanhanen3634
    @nathanhanen3634 Před rokem

    magie noire

  • @ahoj7720
    @ahoj7720 Před rokem

    Le paradoxe du menteur n’en est pas un. Il commence par « dans un village… » et se conclut par « …donc contradiction ». La conclusion est donc que l’hypothèse de départ est fausse, à savoir qu’un tel village n’existe pas.

  • @yoannliegard3533
    @yoannliegard3533 Před rokem +1

    Le paradoxe du menteur,.les énoncés indecidables, le théorème d'incompletude de Godel, c'est très intéressant, presque philosophique.

  • @Porculoide
    @Porculoide Před 5 měsíci

    Est ce que la démonstration n'est pas déjà dans la 2è ligne !?
    n

    • @YoanMaurelDiako
      @YoanMaurelDiako Před měsícem

      non car il existe des ensembles non dénombrables comme l'ensemble des réels R .