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set-theory难度:基础set-theorycomplementsets
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补集bǔjí

complementaire
3 分钟阅读
更新于 2025-01-24
已完成

Concept fondamental

Le complementaire d'un ensemble A, note UA\complement_U A ou A\overline{A} ou AcA^c, est l'ensemble de tous les elements de l'ensemble universel U qui ne sont PAS dans A.

Definition mathematique

UA={xxU et xA}\complement_U A = \{x | x \in U \text{ et } x \notin A\}

Le complementaire contient exactement les elements qui appartiennent a l'ensemble universel mais pas a A.

Variantes de notation

  • UA\complement_U A - Notation standard soulignant l'ensemble universel
  • A\overline{A} - Notation avec barre
  • AcA^c ou AA' - Notation en exposant
  • UAU - A - Notation de difference d'ensembles

Representation visuelle

Dans un diagramme de Venn, le complementaire est la region a l'exterieur de l'ensemble A mais a l'interieur de l'ensemble universel.

  U: [#############]
     [####]  A  [  ]

La region ombree [####] represente UA\complement_U A.

Proprietes importantes

1. Complementaire du complementaire

U(UA)=A\complement_U(\complement_U A) = A

2. Complementaire de l'ensemble universel

UU=\complement_U U = \emptyset

3. Complementaire de l'ensemble vide

U=U\complement_U \emptyset = U

4. Union avec le complementaire

AUA=UA \cup \complement_U A = U

5. Intersection avec le complementaire

AUA=A \cap \complement_U A = \emptyset

6. Lois de De Morgan

U(AB)=UAUB\complement_U(A \cup B) = \complement_U A \cap \complement_U B U(AB)=UAUB\complement_U(A \cap B) = \complement_U A \cup \complement_U B

Exemples

Exemple 1: Ensembles finis

Donne: U = {1, 2, 3, 4, 5, 6}, A = {2, 4, 6}

Trouver: UA\complement_U A

Solution: Elements dans U mais pas dans A: 1, 3, 5

Reponse: UA\complement_U A = {1, 3, 5}

Exemple 2: Ensembles de nombres reels

Donne: U = ℝ, A = {x | x ≥ 2}

Trouver: UA\complement_U A

Solution: Nombres reels qui ne sont PAS ≥ 2, donc < 2

Reponse: UA\complement_U A = {x | x < 2} = (-∞, 2)

Exemple 3: Complementaire d'intervalle

Donne: U = ℝ, A = (-1, 3]

Trouver: UA\complement_U A

Solution: Tous les reels sauf ceux dans (-1, 3]

Reponse: UA\complement_U A = (-∞, -1] ∪ (3, +∞)

Exercices CSCA

💡 Note: Les exercices suivants sont concus selon le programme d'examen CSCA.

Exemple 1: Basique (Difficulte ★★☆☆☆)

Si U = {1, 2, 3, 4, 5} et A = {1, 3, 5}, trouvez UA\complement_U A.

Options:

  • A. {1, 3, 5}
  • B. {2, 4}
  • C. {1, 2, 3, 4, 5}
  • D. ∅

Solution: Elements dans U mais pas dans A: 2, 4

Reponse: B


Exemple 2: Intermediaire (Difficulte ★★★☆☆)

Etant donne U = ℝ, A = {x | x² - 4 ≤ 0}, trouvez UA\complement_U A.

Solution:

D'abord, resoudre l'inequation: x240x² - 4 ≤ 0 (x2)(x+2)0(x-2)(x+2) ≤ 0 A=[2,2]A = [-2, 2]

Le complementaire est tous les reels en dehors de cet intervalle: UA=(,2)(2,+)\complement_U A = (-\infty, -2) \cup (2, +\infty)

Reponse: (,2)(2,+)(-\infty, -2) \cup (2, +\infty)


Exemple 3: Avance (Difficulte ★★★★☆)

Si U = ℝ, A = {x | x > 1}, B = {x | x > 2}, trouvez UAB\complement_U A \cup B.

Solution:

UA\complement_U A = {x | x ≤ 1} = (-∞, 1] B = {x | x > 2} = (2, +∞)

UAB=(,1](2,+)\complement_U A \cup B = (-\infty, 1] \cup (2, +\infty)

Reponse: (,1](2,+)(-\infty, 1] \cup (2, +\infty)

Lois de De Morgan en detail

Loi 1: Complementaire de l'union

U(AB)=UAUB\complement_U(A \cup B) = \complement_U A \cap \complement_U B

Exemple: Si A = {1, 2}, B = {2, 3}, U = {1, 2, 3, 4}

  • A ∪ B = {1, 2, 3}
  • U(AB)\complement_U(A \cup B) = {4}
  • UA\complement_U A = {3, 4}, UB\complement_U B = {1, 4}
  • UAUB\complement_U A \cap \complement_U B = {4} ✓

Loi 2: Complementaire de l'intersection

U(AB)=UAUB\complement_U(A \cap B) = \complement_U A \cup \complement_U B

Erreurs courantes

❌ Erreur 1: Oublier l'ensemble universel

Faux: A\complement A = {tous les elements pas dans A} ✗

Correct: UA\complement_U A = {elements dans U mais pas dans A} ✓

❌ Erreur 2: Mauvaise borne d'intervalle

Faux: Si A = [1, 3], alors RA\complement_\mathbb{R} A = (-∞, 1] ∪ [3, +∞) ✗

Correct: RA\complement_\mathbb{R} A = (-∞, 1) ∪ (3, +∞) ✓

❌ Erreur 3: Erreur de signe De Morgan

Faux: (AB)\complement(A \cup B) = AB\complement A \cup \complement B

Correct: (AB)\complement(A \cup B) = AB\complement A \cap \complement B

Conseils d'etude

  1. Toujours identifier U d'abord: L'ensemble universel determine le complementaire
  2. Inverser les bornes pour les intervalles: Ouvert ↔ ferme lors du complementaire
  3. Maitriser les lois de De Morgan: "Casser la barre, changer le signe"
  4. Le double complementaire retourne l'original: (A)=A\complement(\complement A) = A

💡 Conseil d'examen: Lors du complementaire d'intervalles, rappelez-vous: la borne fermee devient ouverte, et l'ouverte devient fermee!