Langage de la logique et des ensembles

Equations ensemblistes - Exercice 1

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Voici un exercice qui traite des équations avec des ensembles et sous-ensembles (des parties).
Question 1
Soit AA et BB deux parties d'un ensemble EE. Soit XP(E)X \in \mathscr{P}(E).

Déterminer XX qui satisfait à XA=BX \cup A = B.

Correction
Remarquons que AA est inclus dans AXA \cup X (qui est le même ensemble que XAX \cup A).
Donc l'équation XA=BX \cup A = B n'a pas de solution si AA n'est pas inclus (entièrement) dans BB.
Donc, il est tout à fait normal de se placer dans le cas ou ABA \subset B.
Si XA=BX \cup A = B alors XX est inclus dans BB. De plus, comme X=(XA)AX = (X \cup A) \setminus A cela signifie que XX contient BAB \setminus A.
Finalement, l'ensemble SXS_X des solutions XX de l'équation XA=BX \cup A = B est le suivant :
SX={(XP(E))(AB),BAXB}{\color{red}{\boxed{S_X = \{ \big(X \in \mathscr{P}(E) \big) \vee (A \subset B), \,\, B \setminus A \subset X \subset B \} }}}
Question 2

Déterminer XX qui satisfait à XA=BX \cap A = B.

Correction
Remarquons que XAX \cap A est inclus dans AA.
Donc l'équation XA=BX \cap A = B n'a pas de solution si BB n'est pas inclus (entièrement) dans AA.
Donc, il est tout à fait normal de se placer dans le cas ou BAB \subset A.
On a alors :
X=XE=X(AA)=(XA)(XA)=B(XA)X = X \cap E = X \cap (A \cup \overline{A}) = (X \cap A) \cup (X \cap \overline{A}) = B \cup (X \cap \overline{A})
Donc, on en déduit que BB est inclus dans XX. Puis, on en déduit également que XX est lui même inclus dans BAB \cup \overline{A}.
Finalement, l'ensemble SXS_X des solutions XX de l'équation XA=BX \cap A = B est le suivant :
SX={(XP(E))(BA),BXBA}{\color{red}{\boxed{S_X = \{ \big(X \in \mathscr{P}(E) \big) \vee (B \subset A), \,\, B \subset X \subset B \cup \overline{A} \} }}}