Dénombrement

العد والتوافيق

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Cours complet

Contenu du cours

I. Cardinal d'un ensemble fini

Un ensemble E est fini s'il contient un nombre fini d'éléments. Ce nombre est appelé cardinal de E et noté card(E) ou |E|.

Dénombrer un ensemble, c'est déterminer son cardinal.

II. Principe additif et principe multiplicatif

Principe additif (ou des choix exclusifs) : si A et B sont deux ensembles finis disjoints (), alors :

Cas général (A et B quelconques) :

Principe multiplicatif (ou des choix successifs) : si une situation se décompose en k étapes successives offrant respectivement possibilités, alors le nombre total de résultats est :

Exemple : pour former un code à 4 chiffres (chaque chiffre de 0 à 9, avec répétition autorisée), on a codes.

III. Factorielle

Pour tout entier , on appelle factorielle de n, noté , le produit :

Par convention : .

.

Relation utile :

IV. Permutations

Une permutation d'un ensemble E à n éléments est un arrangement ordonné de tous ses éléments (chaque élément apparaît une fois).

Le nombre de permutations de n éléments est :

Nombre de façons d'ordonner 5 livres sur une étagère : .

V. Arrangements

Soit E un ensemble à n éléments et p un entier avec . Un arrangement de p éléments de E est une suite ordonnée de p éléments distincts choisis parmi les n.

Le nombre d'arrangements de p éléments parmi n est :

Cas particuliers :

Quand utiliser un arrangement ?

  • On choisit p éléments parmi n.
  • L'ordre compte (≠ combinaisons).
  • Sans répétition (≠ p-listes).

Exemple : nombre de podiums (or, argent, bronze) parmi 10 coureurs = .

VI. Combinaisons

Soit E un ensemble à n éléments et p un entier avec . Une combinaison de p éléments de E est une partie (sous-ensemble) de E à p éléments — sans ordre, sans répétition.

Le nombre de combinaisons de p éléments parmi n est :

Propriétés des :

  • .
  • Symétrie : .
  • Relation de Pascal : .
  • Somme : (nombre de parties d'un ensemble à n éléments).

Quand utiliser une combinaison ?

  • On choisit p éléments parmi n.
  • L'ordre ne compte pas (choix simultané, équipe, comité, mains de cartes).
  • Sans répétition.

Exemple : nombre d'équipes de 3 joueurs parmi 10 = .

VII. Formule du binôme de Newton

Pour tout entier et tous réels a, b :

Exemples : ; .

VIII. Récapitulatif — choisir p parmi n

TypeOrdreRépétitionNombre
p-liste (tirage avec remise)ouioui
Arrangementouinon
Permutation (p = n)ouinon
Combinaisonnonnon

📈 Figure clé

123ababab
Arbre de dénombrement

🔑 Formules clés à retenir

  • Principe multiplicatif :
  • card(A ∪ B) = card(A) + card(B) − card(A ∩ B)
  • Permutations :
  • Arrangements :
  • Combinaisons :
  • Symétrie :
  • Pascal :
  • Binôme :
⚠️

Astuces & Pièges à éviter

Les erreurs classiques — à lire avant les exercices !

🔴 Pièges classiques

Arrangement ≠ Combinaison — Arrangement : l'ordre compte (on choisit 3 élèves pour président, vice-président, secrétaire). Combinaison : l'ordre ne compte pas (on choisit 3 élèves dans un groupe).

0! = 1, pas 0 — Par convention, 0! = 1. C'est indispensable pour que C(n, 0) = 1 et C(n, n) = 1.

C(n, p) n'est défini que pour 0 ≤ p ≤ n — C(5, 7) n'existe pas. Toujours vérifier que p ≤ n avant de calculer.

🟢 Astuces de pros

Question clé avant de calculer : "L'ordre compte-t-il ?" Si oui → arrangement. Si non → combinaison. "Avec ou sans remise ?" change aussi la formule.

💡

Utiliser la symétrie C(n, p) = C(n, n−p) pour simplifier : C(10, 8) = C(10, 2) = 45. Toujours prendre le plus petit des deux.

Questions fréquentes

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