Paradoxe de Russell

Bonjour

Un façon d'écrire le paradoxe de Russell: "Il n'existe pas un ensemble qui contienne tous les ensembles".

Je ne comprends pas bien la démonstration de ce paradoxe.
En réalité ce qui me pose problème c'est que je ne comprends pas l'ensemble $y =\{x \mid x \notin x \}$. Comment $x$ peut ne pas appartenir à lui-même ?

Réponses

  • C’est le contraire : comment $x$ peut-il appartenir à lui-même ?

    Cela dit je ne suis pas des mieux disposés à t’aider.
  • Soit $x=\emptyset$. x est-il élément de lui-même ?
  • @Marcel : Il n'y a pas de "$x$" dans ton message. Et il n'y a rien à comprendre : es-tu d'accord que dès que $blabla(x)$ est une phrase qui parle d'un truc $x$, alors $z \in \{x \ \vert \ blabla(x)\}$ si et seulement si $blabla(z)$ (où $blabla(z)$ est la phrase obtenue en remplaçant $x$ par $z$) ? Si oui, qu'est-ce que tu ne comprends pas dans la démonstration ?
  • J'imagine que ce qui trouble Marcel1213 est qu'on n'écrit jamais des choses du genre $\mathbb{R}\in\mathbb {R} $ et que ce qu'on écrit à gauche et à droite de $\in$ sont de natures différentes...
  • @gerard0
    Je dirais que non, sinon il y aurait une contradiction.

    @Georges Abitbol
    Alors là, ça ne m'éclaire absolument pas, désolé.:-D

    @dedekind93
    Oui effectivement, il y a de ça.

    Déjà dans l'écriture $ x\in x $ le $x$ de gauche est un élément alors que celui de droite est un ensemble, donc j'avoue que déjà, ceci me perturbe. Ensuite je n'arrive pas à me représenter des ensembles tels que $ x \notin x $ (ou $ x \in x $). Par exemple, est-il juste d'écrire $\mathbb{R}\in\mathbb {R}$ ?
  • Marcel a écrit:
    le $x$ de gauche est un élément alors que celui de droite est un ensemble

    Ca ne veut rien dire. Tout est ensemble.

    Est-ce que $\mathbb{R} \in \mathbb{R}$ ? Ben, à ton avis ?

    Es-tu d'accord que $x \in \{z \in \mathbb{R} \ \vert \ z^2 = 2\}$ si et seulement si $x^2 =2$ ?
  • Marcel1213,

    si tu vois une contradiction, c'est que ta phrase "Comment $x$peut ne pas appartenir à lui-même ?" est réglée.

    Reste la phrase "comment un ensemble peut-il appartenir à lui-même". Si tu as été élevé dans la croyance que $a\in E$ a comme signification cachée que a est un objet de nature différente de celle de E ("a est un élément, E est un ensemble"), plus besoin de Russell : l'ensemble de tous les ensembles ne peut pas se contenir lui-même puisque $E\in E$ n'est pas possible; or il doit se contenir puisqu'il contient tous les ensembles.
    Mais c'est une croyance (parfois fondée par un enseignement trop évasif). Et il existe des théories des fondements des mathématiques qui acceptent qu'un ensemble puisse s'appartenir. Donc on peut effectivement, pour voir ce que donnerait une théorie qui parle d'un ensemble de tous les ensembles, parler d'ensembles qui s'appartiennent et d'ensembles qui ne s'appartiennent pas. Et on voit que ça coince.

    Cordialement.
  • @Marcel, comme tu as posté un nouveau post, je te propose de prouver le théorème suivant:

    Soit $E$ un ensemble et $R\subset E^2$. Prouve qu'il n'existe pas d'élément $a\in E$ tel que :

    $$ \forall x\in E: (((x,a)\in R) \iff ((x,x)\notin R))$$

    Quand tu auras fait ce petit exo, on discutera.
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • @Georges Abitbol Oui mais encore une fois je ne vois pas où tu veux en venir.:-S

    @gerard0 Dans ta première phrase je comprends donc qu'il est facile de trouver un ensemble qui ne s'appartient pas (cf ton exemple avec l'ensemble vide). C'est bien ça?

    Ensuite tu écris "puisque $ E \in E $ n'est pas possible" comme si c'était clair, alors que justement je ne comprends pourquoi ceci n'est pas possible. Par exemple, personne ne m'a dit si l'ensemble des réels s'appartenait ou non.

    Mais je crois que mon problème est plus profond car je ne comprends même pas que l'on puisse parler d'appartenance entre 2 ensembles...

    @christophe c. Je le ferais par l'absurde:
    Supposons qu'il existe un tel réel $ a$, alors $ \forall x \in E: (((x,a) \in R) \Rightarrow ((x,x) \notin R)) \Rightarrow ((x,x) \notin E²) $ ce qui amène une contradiction. C'est bien ça?
  • Ne sépare jamais un bout de phrase de ce qui précède (ou éventuellement qui suit). Si tu lis vraiment la phrase qui contient "puisque $E\in E$ n'est pas possible", tu verras que je n'affirme pas cela, je dis seulement qu'une certaine croyance a pour conséquence cela. Et tu verras que deux phrases plus loin, je dis même qu'on peut fonder les mathématiques en pensant que $E\in E$ est possible.
    Tu ferais bien de lire plusieurs fois ce qu'on te répond pour bien comprendre ce qui est dit. On gagnera du temps.

    " je ne comprends même pas que l'on puisse parler d'appartenance entre 2 ensembles". Pourtant tu utilises cela constamment. par exemple un lycée est composé de 20 classes, qui sont composées d'élèves : les classes sont des ensembles d'élèves et le lycée est un ensemble de classes, donc ses éléments sont bien des ensembles.
    En mathématiques, on sait construire à peu près tout ce que font les mathématiques à partir de l'idée que tout se ramène à des ensembles, et même construire à partir d'un seul ensemble, l'ensemble vide. Même les relations entre ensembles sont des ensembles ...

    Mais je commence à me demander quel sens non mathématique tu peux mettre à "appartenir". Par exemple quand tu dis "personne ne m'a dit si l'ensemble des réels s'appartenait ou non". Tu n'as pas besoin qu'on te dise quoi que ce soit, tu relis ta phrase et tu penses : L'ensemble des réels est un ensemble de ... (ça, c'est comme la couleur du cheval blanc d'Henri IV) et un réel est-il un ensemble de réels ???
    Bien sûr, si tu ne sais pas ce qu'est un réel (un nombre réel) difficile de répondre; mais alors pourquoi prendre cet exemple ?

    Bien plus simple : si a, b et c sont les lettres habituelles, l'ensemble E={a,b,c} existe, et a comme éléments a, b et c : $a\in E,\ b\in E,\ c\in E$. C'est ça l'appartenance : Un ensemble étant donné, certains objets en sont les éléments (*), d'autres non : $d\not\in E,\ 3\not\in E,\ E\not\in E$.

    Cordialement.

    (*) aucun dans le cas de l'ensemble vide.
  • Je n'ai jamais étudié précisément la théorie des ensembles.
    Une question ou deux questions, peut-être, qui seront éclairantes :
    -a-t-on une définition formelle de l'appartenance ?"
    -est-ce une notion primitive ?
    -a-t-on des théorèmes ("propriétés") que doivent vérifier cette relation ?

    Les experts vont répondre sauf si c'est un hors sujet...(car ça compliquerait pour rien)
  • Macel a écrit:

    Tu as laissé trop de fautes typographiques pour que je puisse te répondre. Prends ton temps, espace tes arguments, ne te sens pas obligé de répondre en latex.

    Essaie à nouveau, de manière décrispée.

    Concernant ce que tu demandes à Gérard, tu cherches à introduire de la psychanalyse dans tes questions, et je ne crois pas qu'il existe de réponse mathématique fructueuse à ce que tu lui demandes : en te caricaturant à peine, tu écris :

    Marcel fictif: << je souffre car pour moi, on ne peut pas écrire qu'un ensemble appartient à un ensemble>>

    On ne peut que te répondre de prendre soin de toi et ne pas souffrir pour si peu. La science est bien plus simple que ce que tu as l'air de penser: on prouve des choses en supposant des choses, c'est tout, et pour être précis tout ce qui n'est pas précédé d'un "donc" (de principe) est supposé.

    Si tu veux que $a\notin b$ quand $a,b$ sont des ensembles, c'est à toi de le prouver. Le "ressentir" ou "y croire" ne sont que des choses qui appartiennent à ta sphère intime.
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • @Dom : je réponds vite fait à tes 3 questions, pour cause d'épuisement physique et mental :
    1) -a-t-on une définition formelle de l'appartenance ?"
    Non
    2) est-ce une notion primitive ?
    Oui
    3) a-t-on des théorèmes ("propriétés") que doivent vérifier cette relation ?
    Oui, ça s'appelle les axiomes de ZF (ou ZFC) auxquels tu n'es pas obligé de croire.

    Les experts vont répondre sauf si c'est un hors sujet...(car ça compliquerait pour rien)
    Je ne suis pas expert : disons juste un amateur éclairé, le seul pb étant que dès qu'on aborde le forcing la lumière s'éteint.
    Bonne nuit à tous
  • @gerard0 Merci pour ta réponse!

    Je comprends ce que tu veux dire au sujet de ce que je pensais être une affirmation. Mais même maintenant, en relisant le passage je ne le comprends pas différemment de la première fois.

    Pour être plus clair, quand tu écris "Si tu as été élevé dans la croyance que $ a \in E $ a comme signification cachée que a est un objet de nature différente de celle de E ("a est un élément, E est un ensemble"), plus besoin de Russell : l'ensemble de tous les ensembles ne peut pas se contenir lui-même puisque $ E \in E $ n'est pas possible, la partie que tu écris en rouge tu la déduis de ce que tu as écrit en bleu auparavant c'est ça?

    En résumé est-ce cela revient au même que si tu avais écris "si tu penses que $ a $ est un objet de nature différente de E alors E $ \in E $ est impossible" ?

    Dans ce cas, pardonne moi de ne pas l'avoir compris comme ça au premier abord.


    Concernant la métaphore avec le lycée et les classes c'est très clair effectivement.

    Idem pour $ \mathbb{R} $. Il est désormais clair dans mon esprit que $ \mathbb{R} \notin \mathbb{R} $.

    Finalement, mon plus gros problème c'est que je n'ai aucun exemple d'ensemble E tel que $ E \in E $. Mais dans un autre post @jobherzt dit ceci "a priori il est impossible de décrire explicitement ou non un tel ensemble".

    Et puis, après quelques recherches, je comprends que tout ceci dépend de si on considère la théorie des ensembles avec ou sans l'axiome de fondation. Avec l'axiome de fondation $ E \in E $ est impossible, mais sans, on peut considérer que si.
  • De mon téléphone: comme les graphes orientés simples (pas plusieurs arêtes avec même source et but) sont plus concrets pour les gens, je rappelle qu'en ensemble est juste ce qu'on obtient quand on a "définitivement et itérement" identifié 2 graphes isomorphes.

    Par exemple :

    1->2->3-> ....
    est un ensemble s tel que s={s}

    De même il n'y a "qu'un seul" tel ensemble (moralement)

    Les AXIOMES sont juste la pour tenter de "les étudier tous" ZF est un "pis aller" pour éviter les contradictions qui en fait sont inévitables pour des raisons que je ne détaillerai pas de mon téléphone.

    Rien de mystérieux donc si ce n'est que plus le cardinal est grand plus ça "chauffe".
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • @Marcel : Si tu réussis à faire l'exercice de Christophe, pas besoin de réfléchir à ce que j'ai dit.
  • @christophe c:

    On la refait.:-D

    Soit $a\in E$ tel que $\forall x\in E: (((x,a) \in R ) \Leftrightarrow (x,x) \notin R) )$ .

    Comme cela est vrai pour tout $ x $ de E alors c'est aussi vrai pour $a$. Ce qui donne $(((a,a) \in R ) \Leftrightarrow (a,a) \notin R))$. On aboutit à une contradiction donc il n'existe pas de $a \in E $ tel que $ \forall x \in E: (((x,a) \in R ) \Leftrightarrow (x,x) \notin R)) $.



    PS: Pourquoi lorsque je rédige en Latex, une barre verticale apparaît parfois à la fin de mon texte?
  • @Dom : je complète un tout petit peu.
    Tu ne peux pas avoir une définition formelle de l'appartenance, pour une raison simple :
    a) Soit tu fais de la théorie naïve, disons des maths "usuelles", auquel cas l'appartenance est "ce que tu penses". Tu as un sac E dans lequel tu as mis des objets, et a appartient à E signifie que a est dans le sac E. La métaphore n'est pas terrible car un même objet appartient à beaucoup de sacs.
    b) Soit tu fais de la vraie théorie des ensembles, et alors l'appartenance est une notion primitive, plus précisément une formule à deux variables libres (ou, ce qui revient au même, une relation d'arité 2 sur l'univers), qui vérifie un certain nombre d'axiomes, que tu es libre de choisir comme tu le sens.
    Par exemple si tu décides de travailler dans ZF privée de l'axiome de fondation à laquelle tu rajoutes un axiome d'anti-fondation, l'objet décrit par Christophe ci-dessus existe et est unique. On l'appelle généralement $\Omega$.
  • Merci, merci !

    En effet, d’ailleurs, pour des raisons philosophiques on a le droit de dire qu’un sac appartient à lui-même.

    J’ai grandi avec ces notions naïves. Puis j’ai vu qu’il existait une théorie des ensembles.
    Pendant mon parcours étudiant, « on m’a dit » (j’en ai déduit, en fait, car je n’ai aucun souvenir de cela) que le symbole $\in$ était réservé pour les éléments de l’ensemble en question et j’ai compris (sans comprendre !) que $E \in E$ était une erreur de syntaxe, un truc mal écrit*, un truc absurde (au sens courant) et que l’auteur d’un tel machin avait plutôt voulu utiliser l’inclusion que l’appartenance.

    *un peu comme « $2\times \div 4$ » est mal écrit ou encore « $6+3 = +$ ».
    Juste une erreur de syntaxe. Une coquille évidente.

    *autre point de vue : on peut voir $\in$ comme une fonction dont l’ensemble de définition est $A\times B$ où $A$ ne peut pas être $B$. Enfin je me comprends.
  • @Dom : J'ai été effrayé quand le prof, en L1, a écrit au tableau $\mathbb{R} \cup \{\mathbb{R}\}$. Je crois que cette idée qu'on ne pouvait pas mettre dans un même ensemble des choses de "natures différentes" m'a handicapé, au cours de mes études. Mais je ne sais pas si cette erreur, je l'ai créée tout seul ou si c'est des profs qui me l'ont enseignée sans faire exprès.
  • Soit $E$ un symbole de prédicat à deux arguments. Alors l'énoncé "il existe $r$ tel que pour tous $x$, $E(x,r)$ si et seulement si $\neg E(x,x)$" entraîne à lui tout seul une contradiction (puisqu'en le supposant, et en prenant $r$ l'objet en question, on a $E(r,r) \Leftrightarrow \neg E(r,r)$).
    Pas besoin de se faire des noeuds dans la tête à base de "les éléments d'un ensemble peuvent-ils être des ensembles snif snif" et autres considérations typesques.

    Songez à l'exemple historique où $r$ désigne un certain barbier et $E(p,q)$= "$p$ rase $q$" par exemple.
    Une fonction est un ensemble $f$ de couples tel que pour tous $x,y,z$, si $(x,y)\in f$ et $(x,z)\in f$ alors $y = z$.
  • Marcel213 :

    Oui, tu m'as compris : C'est la signification habituelle d'une phrase commençant par un "si" : Toute la suite est conditionnée par ce "si".

    Je te laisse avec les logiciens; je suis d'ailleurs d'accord avec le message de Christophe te disant que tu rajoutes du psychanalytique. Même si on fait des maths avec ce qu'on est. Mais l'apprentissage nécessite aussi de se rectifier, de se corriger.

    Cordialement.
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