Passer au contenu

GAC024 Mathématiques discrètes

GAC Mathématiques · Sujet 4

Entrainer
4.1

Ce que ce module est, et comment il est évalué

GAC024 est les mathématiques discrètes : les mathématiques des choses que l'on peut compter et de la logique sur laquelle les ordinateurs fonctionnent. Cinq unités couvrent les ensembles, les systèmes de comptage, le binaire, les algorithmes et les graphes.

Elles s'accordent naturellement avec les modules informatiques, et les universités qui valorisent GAC016 reconnaissent souvent aussi celui-ci pour un cours de base en informatique. L'évaluation suit le schéma habituel : un contrôle, un examen et un travail continu. schéma : un contrôle, un examen et un travail continu.

  • ⚠ Les mathématiques discrètes ont peu de formules et beaucoup de raisonnement. Une démonstration ou un algorithme tracé rapportent les points, et une réponse non expliquée rapporte presque rien.
4.1

Ensembles, relations et fonctions

Programme

Unité 1 sur 5 dans GAC024 Mathématiques discrètes (Niveau III). Le module est dispensé sur environ 40 heures de cours plus 20 heures d'étude autonome, et est évalué au centre d'enseignement avec modération par ACT — il n'y a pas d'examen externe.

Objectif du module : À l'issue de ce module, les étudiants devraient être capables de démontrer une compréhension des principes fondamentaux des mathématiques discrètes, en particulier de l'utilisation de la logique mathématique. Ils devraient également être capables de démontrer l'application de ces compétences à des situations pratiques.

Les objectifs de module auxquels cette unité contribue :

Objectif d'apprentissage GAC024.1 : Démontrer une compréhension des concepts et propriétés introductifs des ensembles, relations et fonctions.

Source : Programme Cambridge International

  • Un ensemble 集合 est une collection d'objets distincts. L'ordre et la répétition n'ont aucune importance.
  • L'union 并集 $A \cup B$ regroupe tout ce qui est dans l'un ou l'autre ; l'intersection 交集 $A \cap B$ rassemble ce qui est dans les deux ; le complémentaire d'ensemble 补集 contient tout ce qui est à l'extérieur.
  • Un sous-ensemble 子集 a tous ses éléments contenus dans un autre ensemble.
  • Une relation 关系 apparie des éléments de deux ensembles. Une fonction 函数 est une relation où chaque entrée correspond à exactement une sortie.
  • Un diagramme de Venn 韦恩图 transforme un problème d'ensembles en image, et le dessiner est généralement plus rapide que de raisonner dessus en mots.

Exemple résolu. Dans une classe de 30 élèves, 18 étudient le français et 15 l'allemand ; 7 étudient les deux. Combien n'étudient aucune des deux langues ?

$$|F \cup G| = 18 + 15 - 7 = 26 \quad\Rightarrow\quad 30 - 26 = 4$$

Soustraire l'intersection une seule fois est le principe d'inclusion-exclusion 容斥原理. Ajouter 18 et 15 sans cela compte les sept deux fois, ce qui constitue l'erreur classique.

Vocabulaire Entrainer
Anglais Chinois Pinyin
set/set/ 集合 jí hé
Union/ˈjuːnɪən/ 并集 bìng jí
intersection/ˌɪntəˈsekʃn/ 交集 jiāo jí
set complement/set ˈkɒmplɪmənt/ 补集 bǔ jí
subset/ˈsʌbset/ 子集 zi jí
relation/rɪˈleɪʃn/ 关系 guān xì
function/ˈfʌŋkʃn/ 函数 hán shù
Venn diagram/ven ˈdaɪəɡræm/ 韦恩图 wéi ēn tú
inclusion-exclusion principle/ɪnˈkluːʒn eksˈkluːʒn ˈprɪnsɪpl/ 容斥原理 róng chì yuán lǐ
number base/ˈnʌmbə beɪs/ 进制 jìn zhì
Decimal/ˈdesɪml/ 十进制 shí jìn zhì
binary/ˈbaɪnəri/ 二进制 èr jìn zhì
hexadecimal/ˌheksəˈdesɪml/ 十六进制 shí liù jìn zhì
place value/pleɪs ˈvæljuː/ 位值 wèi zhí
Binary arithmetic/ˈbaɪnəri əˈrɪθmətɪk/ 二进制运算 èr jìn zhì yùn suàn
4.2

Systèmes de comptage

Programme

Unité 2 sur 5 dans GAC024 Mathématiques discrètes (Niveau III). Le module est dispensé sur environ 40 heures de cours plus 20 heures d'étude autonome, et est évalué au centre d'enseignement avec modération par ACT — il n'y a pas d'examen externe.

Les objectifs de module auxquels cette unité contribue :

Objectif d'apprentissage GAC024.2 : Comprendre les relations entre différents systèmes de numération et être capable d'effectuer des opérations arithmétiques binaires simples.

Source : Programme Cambridge International

  • Une base numérique 进制 indique combien de chiffres elle utilise. Décimal 十进制 utilise dix, binaire 二进制 deux, hexadécimal 十六进制 seize.
  • La valeur de chaque chiffre dépend de sa position 位值 : en binaire, les positions valent 1, 2, 4, 8, 16, etc.
  • L'hexadécimal est une abréviation du binaire : un chiffre hexadécimal vaut exactement quatre bits, c'est pourquoi les adresses mémoire s'écrivent en hexadécimal.

Exemple résolu. Convertissez 1101 en binaire vers décimal.

$$8 + 4 + 0 + 1 = 13$$

Écrivez les valeurs de position au-dessus des chiffres avant d'additionner. Le faire mentalement provoque des erreurs d'un (off-by-one).

4.3

Applications binaires

Programme

Unité 3 sur 5 dans GAC024 Mathématiques discrètes (Niveau III). Le module est dispensé sur environ 40 heures de cours plus 20 heures d'étude autonome, et est évalué au centre d'enseignement avec modération par ACT — il n'y a pas d'examen externe.

Les objectifs de module auxquels cette unité contribue :

Objectif d'apprentissage GAC024.2 : Comprendre les relations entre différents systèmes de numération et être capable d'effectuer des opérations arithmétiques binaires simples.

Objectif d'apprentissage GAC024.5 : Utiliser les identités fondamentales de l'algèbre de Boole pour analyser les circuits logiques et comprendre les principes de base de la logique propositionnelle.

Source : Programme Cambridge International

  • L'arithmétique binaire 二进制运算 additionne comme en décimal, en reportant à 2 au lieu de 10.
  • Un bit 位 est un chiffre binaire ; un octet 字节 en contient huit.
  • L'algèbre de Boole 布尔代数 opère sur le vrai et le faux avec AND, OR et NOT.
  • Une table de vérité 真值表 énumère chaque combinaison d'entrées et sa sortie, et elle constitue la preuve complète que deux expressions logiques sont équivalentes.
  • Les portes logiques 逻辑门 sont la forme physique de ces opérations, et un circuit logique 逻辑电路 est ce dont est composé un processeur.
Vocabulaire Entrainer
Anglais Chinois Pinyin
bit/bɪt/ 位 wèi
byte/baɪt/ 字节 zì jié
Boolean algebra/ˈbuːlɪən ˈældʒɪbrə/ 布尔代数 bù ěr dài shù
truth table/truːθ ˈteɪbl/ 真值表 zhēn zhí biǎo
Logic gates/ˈlɒdʒɪk ɡeɪts/ 逻辑门 luó jí mén
logic circuit/ˈlɒdʒɪk ˈsɜːkɪt/ 逻辑电路 luó jí diàn lù
4.4

Algorithmes

Programme

Unité 4 sur 5 dans GAC024 Mathématiques discrètes (Niveau III). Le module est dispensé sur environ 40 heures de cours plus 20 heures d'étude autonome, et est évalué au centre d'enseignement avec modération par ACT — il n'y a pas d'examen externe.

Les objectifs de module auxquels cette unité contribue :

Objectif d'apprentissage GAC024.3 : Construire et analyser des algorithmes et des organigrammes pour des procédures mathématiques et générales simples.

Source : Programme Cambridge International

  • Un algorithme 算法 est une séquence finie d'étapes non ambiguës qui se termine.
  • Un organigramme 流程图 le représente : une décision est un losange, un processus un rectangle.
  • La pseudo-code 伪代码 l'écrit en anglais structuré, ce que demande généralement un examen.
  • Tracer 追踪 un algorithme — un tableau avec une colonne par variable et une ligne par étape — est la technique notée, et c'est ainsi que vous détectez un bug sans exécuter quoi que ce soit.
  • L'efficacité 效率 compte : une recherche linéaire vérifie chaque élément, une recherche dichotomique divise la liste par deux à chaque fois, et sur un million d'éléments, cela fait la différence entre un million d'étapes et vingt.

Exemple résolu. Tracez une recherche dichotomique pour 7 dans [1, 3, 5, 7, 9, 11].

Le milieu est 5, inférieur à 7, donc on cherche dans la moitié droite. Le milieu de [7, 9, 11] est 9, supérieur, donc on cherche dans la gauche. Le milieu de [7] est 7. Trouvé, en trois étapes plutôt que quatre.

Le tableau des étapes est la réponse. Le mot « trouvé » ne l'est pas.

Vocabulaire Entrainer
Anglais Chinois Pinyin
algorithm/ˈælɡərɪθəm/ 算法 suàn fǎ
flowchart/ˈfləʊtʃɑːt/ 流程图 liú chéng tú
Pseudocode/ˈsuːdəʊkəʊd/ 伪代码 wěi dài mǎ
Tracing/ˈtreɪsɪŋ/ 追踪 zhuī zōng
Efficiency/ɪˈfɪʃənsi/ 效率 xiào lǜ
4.5

Graphes et réseaux

Programme

Unité 5 sur 5 dans GAC024 Mathématiques discrètes (Niveau III). Le module est dispensé sur environ 40 heures de cours plus 20 heures d'étude autonome, et est évalué au centre d'enseignement avec modération par ACT — il n'y a pas d'examen externe.

Les objectifs de module auxquels cette unité contribue :

Objectif d'apprentissage GAC024.4 : Identifier les types, propriétés et applications de base des graphes et des arbres.

Source : Programme Cambridge International

  • Un graphe 图 est un ensemble de sommaires 顶点 reliés par des arêtes 边. Il modélise tout ayant des connexions : routes, amitiés, dépendances.
  • Le degré 度 d'un sommet est le nombre d'arêtes qui y aboutissent.
  • Un arbre 树 est un graphe connexe sans cycles, et il représente la structure d'un système de fichiers, d'un organigramme ou d'un document HTML.
  • Un problème de plus court chemin 最短路径 cherche l'itinéraire le moins coûteux entre deux sommets, et c'est ce qu'un application de navigation résout à chaque utilisation.
Vocabulaire Entrainer
Anglais Chinois Pinyin
graph/ɡræf/ 图 tú
vertices/ˈvɜːtɪsiːz/ 顶点 dǐng diǎn
edges/ˈedʒɪz/ 边 biān
degree/dɪˈɡriː/ 度 dù
tree/triː/ 树 shù
shortest path/ˈʃɔːtɪst pæθ/ 最短路径 zuì duǎn lù jìng

Leçons interactives sur ce sujet

Traversez-le étape par étape, avec des exercices à vérification instantanée.

Plus de sujets dans GAC Mathématiques

Se connecter ou créer un compte

IGCSE, A-Level & AP