segments de différentes longueurs

Mon prof de terminale nous a posé la question suivante après avoir dessiné 2 segments parallèles de longueurs différentes : sur quel segment y a t-il plus de points ??

Réponse :c’est pareil !
On peut utiliser une homothétie pour le démontrer ; or une homothétie est une application bijective…blabla

Bon tout ça me semble très clair Mais !!! intuitivement il y a quelque chose qui me dérange.. vous devinez quoi ??

Je crois qu’On peut dire q’Un segment est un ensemble (infini) de points ?
Donc on met en relation (et ici en bijection) deux ensembles infinis…
mais pourtant intuitivement « la taille » du 1er segment est plus petite que celle du 2eme..

l’infini du 1er est en bijection avec l’infini du 2eme… pourtant « ce ne sont pas les « mêmes infinis »..
je crois avoir lu quelque part qu’on ne peut pas forcément mettre en relations des « infinis différents »..
pouvez vous m’éclairer sur ce problème.
merci

Réponses

  • Si quelque chose te perturbe, c'est (peut-être) que tu confonds, pour deux ensembles, être plus petit au sens :
    1) de l'inclusion ;
    2) exister une injection de l'un dans l'autre.
  • non, je rapelle que je suis en terminale.
    ce qui me pertube c'est que la taille des segments (objet géométrique) est différente.
    donc les infinis qui les composent "pourraient etre de "taille" différente".. (le vocabulaire n'est pas correct j'essaie de m'expliquer)
  • Bon. Pour le dire autrement, il y a plusieurs manières de définir "deux objets ont la même taille". Par exemple, pour deux segments du plan, on pourrait dire qu'ils ont la même taille si on peut, par une isométrie, envoyer l'un des deux sur le deuxième (ce qui équivaut à dire qu'ils ont la même longueur). Mais on peut aussi dire qu'ils ont la même taille s'il existe une bijection du premier sur le deuxième. Ces deux notions de coincident pas.

    Tu peux peut-être considérer d'autres exemples dans un contexte différent : y a-t-il autant d'entiers pairs que d'entier ?
  • Bonjour 7steph.

    Ton professeur a demandé, d'après ce que tu écris : "Sur quel segment y a-t-il le plus de points ?" Avec une réponse négative à la clé puisque l'on peut mettre les deux segments en "bijection".

    Ce qui semble te perturber c'est que les deux segments n'ont pas la même longueur. Est-ce bien cela ?

    Bruno
  • C'est ça l'infini, ça n'est pas comme le fini...
    Un ensemble infini n'a pas les même propriétés qu'un ensemble fini.

    Par exemple: un ensemble infini peut être strictement inclus dans un autre ensemble et avoir &quotautant" d'éléments que cet autre ensemble.

    Voici un exemple :
    il y a &quotautant" de nombres entiers que de nombres pairs.
    Car on peut considérer l'application suivante :
    0-->0
    1-->2
    2-->4
    3-->6
    ....
    n-->2n

    A chaque nombre entier n, on associe le nombre 2n.
    Cette relation permet de mettre en bijection l'ensemble des entiers $N$ et l'ensemble des entiers pairs $2N$.
    L'ensemble $N$qui peut être mis en bijection avec un de ses sous-ensembles propres ($2N$) est un ensemble infini.
    (sous-ensemble propre = sous-ensemble qui n'est pas confondu avec l'ensemble :
    ici : l'ensemble des entiers pairs est strictement inclus dans l'ensemble des entiers, puisqu'il lui manque les entiers impairs).

    Mireille
  • Oui Bruno c'est bien ça qui me gène
    Mais la remarque de Mireille et l'exemple m'éclairent un peu.
    Si vous avez d'autre je suis preneur ! Merci

    Avez-vous également des "contre exemple" ou plutôt des exemples où on ne peut pas mettre en bijection des deux infinis ?
  • ah voila je me rappelle avoir lu quelque chose sans avoir compris (je ne suis qu'en TS) sur une histoire d'infini dénonbrable et non dénombrable. pouvez vous m'expliquer succintement ?
  • Je pense que l'exemple de Mireille est excellent, tu as l'exemple des segments, deux segments sont toujours en bijection, vu que tu es en TS, voici une version plus algébrique :

    Le segment $[AB]$ est l'ensemble des barycentres de $(A,1 - t)$ et $(B,t)$ avec $0 \leq t \leq 1$ ; donc tout segment géométrique est en bijection avec le segment $[0,1] \subset \R$ ; en composant deux de ces bijection tu mets en bijection le segment $[AB]$ avec n'importe quel segment $[MN]$ de l'espace, plus besoin du parallélisme.

    Un grand mathématicien (Kurt Gödel) a, pour les besoins de son travail établi une bijection explicite entre $\N$ et $\N \times \N$ par la formule :
    $$f(m,n) = \frac{(m + n)(m + n + 1)}2 + m.$$

    Comme je l'ai lu quand j'avais à peu près ton âge, à partir de là, on pourrait se demander si deux ensembles quelconques peuvent être mis en bijection. La réponse est non, par exemple $\N$ et $\R$ ne peuvent pas l'être, il y a plusieurs démonstrations.

    Un ensemble dénombrable c'est un ensemble que l'on peut "énumérer", c'est donc un ensemble infini qui peut être mis en bijection avec $\N$, par exemple $\N^2$ voire $\Q$ que l'on peut écrire comme un sous ensemble de $\N^2$. Un ensemble qui ne peut être mis en bijection avec $\N$ est appelé ensemble non dénombrable.

    Bruno
  • merci à toutes et tous
  • Tu viens juste de remarquer qu'il y a différente manières de comparer des ensembles, bien venu au pays des invariants.

    Tu en as trouvé deux la longueur et la cardinalité, tu as deux moyen de prouver que deux ensembles sont différents,
    1er tu calcules leur cardinal, si tu ne trouve pas la même, beh c'est qu'ils sont différents {0,1}=/={0}
    deuxième tu calcules leur longueur, [0 ; 1] est de longueur 1 et [0 ; 2] est de longueur 2 donc ils sont différents. Ca peut paraître débile comme ça, mais c'est super utilisé ... Tu verras plus tard ...
  • je ne comprend pas bien le remarque de galdou ?

    justement la façon dont je compare mes deux ensembles ne me donne pas le même résultat.
    si je compare les segments par leur longueur, ils sont différents !

    si je compare les segment, en les mettant en relation par une bijection ( et si je comprend bien cela revient à parler de cardinal .. mais j'en suis pas vraiment sûr car sur l'infini peut on parler de cardinal ?) j'en conclus qu'ils sont pareils !??
    ma conclusion n'est donc pas la même suivant le mode de comparaison ?
  • un exemple géometrique va te faire comprendre ce que je veux dire ...

    Je trace un triangle dans le plan

    je m'interesse seulement au angles , si je deplace mon triangle dans le plan les angles ne vont pas etre change ,j'ai aussi le droit de faire des homothecies , d'une certaine maniere dans le probleme de determination des angles je peux considerer tout les triangle que j'ai obtenu comme egaux vis a vis des angles .

    maintenant je m'interesse au angle et au longeur ,
    j'ai toujours le droit de deplacer mon triangle mais maintenant j'ai plus le droit de l'agrandir . donc dans le premier cas deux triangles homothetique sont egaux et dans le second il ne le sont pas ,
    bref suivant le probleme que je me donne , je peux me permettre de différencier plus ou moins bien les objects.

    bref suivant le probleme que je me pose ,je peux distinguer plus ou moins les objects
    pâr exemple si je cherche a montrer une relation sur les angles d'un triangle beh je peux me permettre de faire des homothecie et des deplacement ca ne changera rien a la relation qui m'interesse
    par contre pour des probleme de longeur ,je ne peux pas faire des homothécie .

    bon a quoi ca sert je te donne un exemple :

    Disons que j'ai deux triangle dans le plan et je veux savoir si il existe un deplacement (quand je dis deplacement ca veut dire tu prend le triangle et tu le deplaces) qui transforme l'un en l'autre .
    J'ai comme hypothese que l'aire du premier et 2 fois plus petite que l'air du second .
    beh c'est pas possible pourquoi car un deplacement conserve l'air

    un dernier exemple :
    imagine un echiquier et des dominos ,un dominos remplit exactement deux cases de l'echiquier ,la question est :on considere l'echiquier privee de la case en haut a gauche et celle en bas a droite ,est il possible de remplir avec les dominos cette echiquier tronqué.
    la reponse est non ,pourquoi car un dominos recouvre une case blanche et une case noir et les deux cases que l'on a enlever sont noir
    ici l'invariant c'est koi : I=c'est nombre de case blanche restante -nombre de case noir. tu par d'un echiquier tronque comme tu veux avec des dominos dessus que tu ajoutes ou que tu enleves des dominos le nombre I ne change pas (c'est ok ? )

    je reprend le probleme , si on peux remplir l'echiquier tronqué et je calcul I ca donne 0(il ne reste plus de case) mais si j'enleve tous les dominos et que je calcul ca donne 30-32=-2 or 0=/=-2 donc la reponse est non !!!
  • Merci pour tous ces exemples, si je comprends bien ma comparraison sur les segments est sur 2 modes différents.
    L'un porte sur les longueurs et l'autre porte sur "le nombre de pts"
  • par contre si tu veux comprendre pourquoi pense a un segment comme a un bout d'elastique . tu peux l'etirer sans changer le nombre de point ....
    imagine que tu es dans le plan tu peux aussi formee un bout de parabole
    tu peux aussi recoller les deux extermites pour forme un cercle ,bref cercle parabole ellipse sont tous en bijection ,
    prend le graphe d'une fonction G=((x,f(x)),x app [a,b]} et considere l'aaplication g qui a (x,f(x) associe x alors c'est une bijection du graphe sur [a,b] donc tous les graphe des fonctions sont en bijection avec [a,b] ...
  • Et juste pour bien faire comprendre le problème d'aborder la notion de cardinalité sur des cardinaux infinis, avec une approche naïve :
    <BR>
    <BR>Les deux segments ont une taille diférente. Lequel a le plus de points ?
    <BR>Aucun.
    <BR>
    <BR>On retire le petit segment du grand. Combien de point a-t-on retiré ?
    <BR>Combien en reste-t-il ?
    <BR>
    <BR>On en a retiré autant que ce qu'il y en avait. Et pourtant il en reste autant qu'avant. Et on en a retiré autant qu'on en a laissé !
    <BR>
    <BR>Essaie de faire ça avec un élastique ;-)
    <BR>
    <BR>Je n'écris pas ça pour tout compliquer, mais pour que tu comprennes que tu es face à un nouvel objet, et qu'il faut prendre le temps de t'y habituer.
    <BR>
    <BR>L'infini n'est <B>pas</B> une notion naturelle.
    <BR>
    <BR>Il faut s'y habituer en jouant avec les paradoxes.
    <BR>
    <BR>Amicalement
    <BR>Volny<BR><BR><BR>
  • C'est très simple :
    tu a une infinité de points car à l'oeil nu tu va à peine voir les points aligné mais chaque point va devenir un cercle en mathématiques et la on pourra y mettre d'autres points et en zoomant encore il vont aussi apparaîtres commes des cercles et tu pourra encore y glisser des points etc. jusqu'à une infinité...
  • Et c'est même pire que ça puisque (entre autres) on peut mettre en bijection un segment et un carré dans le plan euclidien.
    Ce genre de question n'est évidemment pas simple ni spécialement intuitif quand on ne connait pas à l'avance les résultats de la théorie des ensembles. Ce sont sur la base de ces presque mêmes interrogations que le mathématicien Georg Cantor, stimulé par sa correspondance avec Dedekind a créé les bases de la théorie des ensembles : peut-on mettre univoquement en correspondance les points des deux segments ? , d''une courbe et d'une surface ? etc ...
    Avant Cantor ce genre de questions c'était terra incognito et effectivement ça n'a rien du tout de naturel. Cet épisode historique est très bien décrit dans l'ouvrage "Abrégé d'histoire des mathématiques" par Jean Dieudonné , éditions Hermann .
  • Bonjour bah c'est facile.

    Je te signale que tu ressuscites une discussion vieille de cinq ans. L'auteur de la question ne porte plus de culottes courtes depuis quelques années.
    car à l'œil nu tu va à peine voir les points aligné mais chaque point va devenir un cercle en mathématiques et là on pourra y mettre d'autres points et en zoomant encore il vont aussi apparaître comme des cercles et tu pourra encore y glisser des points etc. jusqu'à une infinité...

    J'ai l'impression que tu confonds "pixels" et "points". Un point est un cercle de rayon nul et tu peux "zoomer" autant que tu veux, si $k$ est un nombre réel, $k \times 0$ vaut toujours $0$. Autrement dit : \og l'image d'un point par une homothétie reste toujours un point \fg.

    Bruno
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