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Prépa, 1re année › Dénombrement › Invariance par bijection

Invariance par bijection : énoncé (MPSI)

Propriété

Invariance par bijection

Si $E$ est fini et s'il existe une bijection de $E$ sur $F$, alors $F$ est fini et $\operatorname{Card} F=\operatorname{Card} E$.

En effet, si $\varphi:\llbracket 1,n\rrbracket\to E$ et $f:E\to F$ sont bijectives, $f\circ\varphi:\llbracket 1,n\rrbracket\to F$ est bijective.

C'est l'outil de base : pour compter $F$, on le met en bijection avec un ensemble dont on connaît le cardinal.

Exemple

Cardinal d'un intervalle d'entiers

Pour $a\le b$ entiers, l'application $k\mapsto k-a+1$ est une bijection de $\llbracket a,b\rrbracket$ sur $\llbracket 1,b-a+1\rrbracket$. Donc $$\operatorname{Card}\llbracket a,b\rrbracket=b-a+1.$$ Par exemple $\llbracket 10,25\rrbracket$ contient $16$ entiers, et non $15$.

Les multiples de $7$ dans $\llbracket 1,100\rrbracket$ sont les $7k$ avec $1\le 7k\le 100$, soit $k\in\llbracket 1,14\rrbracket$ : il y en a $14$ (l'application $k\mapsto 7k$ est une bijection).

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Dans le cours

Dénombrement : Invariance par bijection