Union, intersection et représentation graphique
Introduction aux intervalles
Découvrez les opérations sur les intervalles de nombres réels
Définition des intervalles de ℝ
Qu'est-ce qu'un intervalle ?
Un intervalle de ℝ est un ensemble de nombres réels compris entre deux bornes.
Les bornes peuvent être incluses ou exclues selon le type d'intervalle.
Représentation graphique d'un intervalle
Intervalle [-1 ; 3]
Types d'intervalles
Classification des intervalles
Les bornes a et b sont incluses dans l'intervalle.
Les bornes a et b sont exclues de l'intervalle.
4 \( ]a, b] = \{x \in \mathbb{R} \mid a < x \leq b\} \)
Une borne est incluse, l'autre est exclue.
6 \( ]a, +\infty[ = \{x \in \mathbb{R} \mid x > a\} \)
7 \( ]-\infty, a] = \{x \in \mathbb{R} \mid x \leq a\} \)
8 \( ]-\infty, a[ = \{x \in \mathbb{R} \mid x < a\} \)
Représentation graphique des intervalles
Visualisation sur la droite réelle
- 1 Trace une droite horizontale (la droite réelle)
- 2 Place les bornes de l'intervalle
- 3 Trace un segment pour montrer l'étendue de l'intervalle
- 4 Utilise des points pleins (•) pour les bornes incluses
- 5 Utilise des points vides (○) pour les bornes exclues
Intervalle fermé [2, 5]
Intervalle ouvert ]-1, 3[
Union d'intervalles
Opération d'union
L'union de deux intervalles I et J, notée \( I \cup J \), est l'ensemble des réels qui appartiennent à I ou à J (ou aux deux).
Soient \( I = [1, 3] \) et \( J = [5, 7] \)
Union de deux intervalles disjoints
Union d'intervalles qui se chevauchent
Union avec intersection
Soient \( I = [1, 4] \) et \( J = [3, 6] \)
Union de [1, 4] et [3, 6] donne [1, 6]
- 1 Si les intervalles se chevauchent ou sont adjacents, leur union est un seul intervalle
- 2 Si les intervalles sont disjoints, leur union est une réunion de deux intervalles distincts
- 3 L'union contient tous les éléments de l'un ou de l'autre intervalle
Intersection d'intervalles
Opération d'intersection
L'intersection de deux intervalles I et J, notée \( I \cap J \), est l'ensemble des réels qui appartiennent à la fois à I et à J.
Soient \( I = [1, 5] \) et \( J = [3, 7] \)
Intersection de [1, 5] et [3, 7] donne [3, 5]
Intersection vide
Cas d'intersection vide
Soient \( I = [1, 3] \) et \( J = [5, 7] \)
Intersection de [1, 3] et [5, 7] est vide
- 1 L'intersection est l'ensemble des éléments communs aux deux intervalles
- 2 Si les intervalles sont disjoints, l'intersection est vide (∅)
- 3 Si les intervalles se chevauchent, l'intersection est un intervalle
- 4 L'intersection est toujours contenue dans chacun des intervalles initiaux
Propriétés des opérations sur les intervalles
Propriétés importantes
Pour tous intervalles I et J :
L'ordre des intervalles n'affecte pas le résultat.
Pour tous intervalles I, J et K :
Pour tous intervalles I, J et K :
Exemple complet : Union et intersection
Application pratique
Soient \( I = [-2, 4] \) et \( J = ]1, 7[ \).
1. Représenter graphiquement I et J sur la même droite réelle.
2. Déterminer \( I \cup J \) et représenter le résultat.
3. Déterminer \( I \cap J \) et représenter le résultat.
Solution de l'exercice
Correction détaillée
I = [-2, 4] (bleu) et J = ]1, 7[ (orange)
L'union de [-2, 4] et ]1, 7[ est [-2, 7[.
I ∪ J = [-2, 7[
Suite de la solution
Fin de la correction
L'intersection de [-2, 4] et ]1, 7[ est ]1, 4].
I ∩ J = ]1, 4]
- 1 \( I \cup J \) contient tous les nombres de I ou de J
- 2 \( I \cap J \) contient seulement les nombres communs à I et J
- 3 \( I \cap J \subseteq I \) et \( I \cap J \subseteq J \)
- 4 \( I \subseteq I \cup J \) et \( J \subseteq I \cup J \)
Méthodologie pour les opérations sur les intervalles
Procédure pas à pas
- 1 Identifier les bornes de chaque intervalle
- 2 Représenter les intervalles sur une droite graduée
- 3 Déterminer l'intervalle minimum qui contient tous les éléments
- 4 Déterminer si les bornes sont incluses ou exclues
- 1 Identifier les bornes de chaque intervalle
- 2 Représenter les intervalles sur une droite graduée
- 3 Trouver la zone où les intervalles se superposent
- 4 Déterminer les bornes de l'intersection et leur inclusion/exclusion
Applications concrètes
Utilisations dans la vie courante
Supposons que pour une plante :
- La température minimale pour survivre est de 5°C (intervalle [5, +∞[)
- La température maximale pour survivre est de 30°C (intervalle ]-∞, 30])
L'intersection de ces intervalles donne les températures acceptables :
La plante survive entre 5°C et 30°C.
Un magasin A est ouvert de 9h à 18h ([9, 18]), un magasin B de 10h à 20h ([10, 20]).
Lorsque sont-ils ouverts en même temps ?
Ils sont ouverts ensemble de 10h à 18h.
Erreurs fréquentes à éviter
Pièges à éviter
- 1 Croire que l'union de deux intervalles est toujours un intervalle (faux si disjoints)
- 2 Ne pas tenir compte de l'ouverture/fermeture des bornes
- 3 Confondre union et intersection
- 1 Penser que l'intersection est toujours non vide (faux si disjoints)
- 2 Prendre la plus petite portion au lieu de la zone commune
- 3 Oublier de vérifier l'inclusion des bornes
Résumé
Points clés
- Ensemble de nombres réels compris entre deux bornes
- Bornes peuvent être incluses [a,b] ou exclues ]a,b[
- Représentation graphique sur la droite réelle
- Contient les éléments qui appartiennent à l'un ou l'autre intervalle
- Notation : \( A \cup B \)
- Peut être un seul intervalle ou une réunion de plusieurs
- Contient les éléments qui appartiennent aux deux intervalles
- Notation : \( A \cap B \)
- Peut être vide ou un intervalle
Conclusion
Félicitations !
Continuez à pratiquer pour renforcer vos compétences