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POLE
Bibliothèque Tangente
2017
160 pages

22,00 €

Bib 61 - La théorie des ensembles

Collectif Tangente

Présentation

L’ouvrage

La théorie des ensembles a laissé un souvenir à tous ceux qui sont passés par les « maths modernes ». Son cadre axiomatique, que certains ont pu percevoir comme rigide, permet de « dérouler » l’ensemble du savoir mathématique. Comment ? C’est ce que propose de découvrir cet ouvrage en levant le voile sur l’origine et la construction de cette théorie.
Tout est parti d’un malaise scientifique profond, la crise des fondements. L’édifice mathématique, que l’on croyait solide et inaltérable, était en fait morcelé de contradictions et d’objets mal définis ! L’introduction des ensembles à la fin du XIXe siècle a permis d’assainir la situation, tout en donnant naissance à son lot de paradoxes, d’impossibilités, de situations défiant l’intuition...
Un ensemble est une collection d'objets entre lesquels peuvent exister des relations diverses. C’est ainsi qu’émergent les notions de structures et de fonctions, qui régissent la majorité des concepts mathématiques. La construction des nombres et une nouvelle approche de la géométrie en découlent de manière naturelle. Une telle simplicité conceptuelle confère aux ensembles et aux fonctions une efficacité redoutable !
Mais choisir les bons axiomes pour développer la théorie des ensembles et décrire les mathématiques (et, au-delà, toutes les sciences !) n’est pas une mince affaire...

Le sommaire

Dossier : Histoire d’une théorie révolutionnaire
La théorie des ensembles est l’archétype même d’une théorie structurante. Cette architecture abstraite n’est pas sortie de nulle part : elle trouve son origine dans des problèmes relatifs aux fondements des mathématiques durant le XIXe siècle.

L’œuvre mathématique de Bourbaki - Une approche des mathématiques qui dérange - Lewis Caroll, vers la logique moderne - Premières utilisations des ensembles - Le jeu de Dobble - Borges, la Bibliothèque de Babel - L’hôtel de Hilbert

Dossier : Ensembles, relations, applications : une nouvelle approche
Au-delà de leur représentation naïve en «patatoïdes» connue sous le nom de «diagrammes de Venn», les ensembles offrent un cadre à une formalisation rigoureuse applicable à tous les domaines des mathématiques.

De la collection d’objets à l’ensemble - L’ensemble et ses parties - Les diagrammes en patate, une idée qui donne la frite - Relations et applications : structurer les ensembles - Éblouissantes relations binaires - La médaille Hausdorff - Construire des nombres, une histoire au long cours - Un pour un - Le nom des éléments d’un ensemble

Dossier : Opérations, structures, nombres
Les nombres sont au centre de l’édifice mathématique. Après un long règne de l’intuition, le besoin d’une axiomatique rigoureuse s’est fait sentir. Celle introduite par Péano pour définir les entiers naturels en est le plus bel exemple. Les opérations, elles aussi, entrent dans un cadre structurel d’une grande richesse.

Kurt Gödel et l’indécidabilité - Adhérez aux groupes ! - Qu’est-ce qu’un groupe ? - La dimension fractale de l’ensemble triadique - La naissance des concepts algébriques - L’algèbre logique de George Boole.

Dossier : Infini et paradoxes
Une étude des axiomes sur lesquels la théorie des ensembles est fondée fait émerger la notion d’infini, mais aussi des paradoxes : un ensemble peut-il être membre de lui-même ? Combien de types d’infinis existent-ils ?

Une brève histoire de l’infini - Georg Cantor : passer du fini à l’infini - La multiplicité des infinis - Le roman de Lotfi Zadeh - Les ensembles flous : modéliser les appartenances incertaines - John von Neumann, mesure et démesure.

Dossier : Axiomatique
On reproche souvent à la théorie des ensembles son caractère formel, abstrait, axiomatique. Pourtant, de nombreuses richesses émanent d’un cadre général que l’on pourra décliner selon les envies et les besoins !

Mais que sont les axiomes ? - La tentative de Zermelo pour éliminer les paradoxes - L’axiome du choix, si naturel, et pourtant si étonnant... - L’axiomatisation du hasard - Aux sources de la topologie - Dix problèmes en patates.