BTS SIO · Mathématiques pour l'informatique

Fiche complète de révision

6 chapitres · Vocabulaire · Notions
Formules · Exemples CCF · Schémas
CH1 · Logique & Ensembles CH2 · Matrices CH3 · Graphes CH4 · Calcul booléen CH5 · Compléments graphes CH6 · Théorie des ensembles
CH 01

Langage logique & Ensembles

⚠ Au CCF chaque année
Vocabulaire
  • Proposition – phrase vraie ou fausse
  • ET (∧), OU (∨), NON (¬) – connecteurs logiques
  • Implication P⟹Q – "si P alors Q"
  • Équivalence P⟺Q – même valeur de vérité
  • Contraposée de P⟹Q : ¬Q⟹¬P (équivalente)
  • Tautologie – toujours vraie (ex : P∨¬P)
  • pour tout  |  il existe
  • A∩B – intersection (éléments communs)
  • A∪B – union (A ou B ou les deux)
  • A\B – différence (dans A mais pas dans B)
  • Ā – complémentaire (tout sauf A)
  • Card(A) – nombre d'éléments de A
Notions à maîtriser
  • Construire une table de vérité
  • Vérifier si deux propositions sont équivalentes
  • Écrire la contraposée d'une implication
  • Nier un quantificateur : ¬∀ = ∃¬  |  ¬∃ = ∀¬
  • Calculer Card(A∪B) avec la formule
  • Représenter deux ensembles dans un diagramme de Venn
  • Distinguer ∩, ∪, \ et complémentaire
Table de vérité P⟹Q
P=V,Q=V → V  |  P=V,Q=F → F
P=F,Q=V → V  |  P=F,Q=F → V
De Morgan
¬(A∧B) = ¬A∨¬B
¬(A∨B) = ¬A∧¬B
Cardinal de l'union
Card(A∪B) = Card(A) + Card(B) − Card(A∩B)
📝 Exemple type CCF
120 personnes aiment A, 80 aiment B, 30 les deux.
① Calculer Card(A∪B). (120+80−30 = 170)
② Écrire la contraposée de "x pair ⟹ x divisible par 4" et construire sa table de vérité.
Schéma — Diagramme de Venn
E — ensemble univers A B A \ B A seulement A ∩ B intersection B \ A B seulement Ā∩B̄ Card(A∪B) = Card(A) + Card(B) − Card(A∩B)
→ A\B (bleu) : dans A mais pas B  |  A∩B (violet) : éléments communs  |  B\A (vert) : dans B mais pas A
→ Ā∩B̄ (extérieur pointillé) : n'appartient ni à A ni à B  |  Ex : 120+80−30 = 170
CH 02

Utilisation des matrices

⚠ Au CCF chaque année
Vocabulaire
  • Matrice (m×n) – tableau m lignes × n colonnes
  • aᵢⱼ – élément à la ligne i, colonne j
  • Matrice carrée – autant de lignes que de colonnes
  • Identité I – 1 sur la diagonale, 0 ailleurs
  • Transposée ᵗA – lignes et colonnes échangées
  • Puissance Aⁿ – A multiplié n fois par lui-même
  • Matrice d'adjacence – représente un graphe (0 ou 1)
Notions à maîtriser
  • Additionner deux matrices (même taille)
  • Multiplier par un scalaire
  • Calculer le produit A×B
  • Calculer = A×A
  • Lire une matrice d'adjacence
  • Interpréter M²[i][j] : chemins de longueur 2
  • ⚠ A×B ≠ B×A (non commutatif)
Produit C = A×B
C[i][j] = somme des (A[i][k] × B[k][j])
pour k de 1 à p
Règle de taille
(m×p) × (p×n) → résultat (m×n)
Colonnes de A = lignes de B
Matrice d'adjacence
M[i][j]=1 si arc i→j, sinon 0
M²[i][j] = nb chemins de longueur 2
📝 Exemple type CCF
A = [[1,2],[0,1]] et B = [[3,1],[1,0]].
① Calculer A×B et B×A. Conclure sur la commutativité.   ② Calculer A².
③ Donner la matrice d'adjacence de A→B, B→C et interpréter M²[A][C].
Schéma — Produit matriciel A×B = C
A B C = A×B 1 2 3 4 ← ligne 1 × 5 6 7 8 ↑ colonne 1 = 19 22 43 50 C[1][1] = 1×5 + 2×7 = 5 + 14 = 19 ✓
→ C[i][j] = (ligne i de A) · (colonne j de B) — les cases jaunes se croisent pour donner la case orange
→ C[1][1] = 1×5 + 2×7 = 19  |  Règle de taille : (m×p)×(p×n) → résultat (m×n)  |  ⚠ A×B ≠ B×A
CH 03

Graphes

⚠ Au CCF chaque année
Vocabulaire
  • Graphe orienté – arcs avec direction (flèches)
  • Graphe non orienté – arêtes sans direction
  • Sommet / Nœud – point du graphe
  • Arc – lien orienté entre deux sommets
  • Prédécesseur – sommet qui pointe vers S
  • Successeur – sommet vers lequel S pointe
  • Niveau 0 – aucun prédécesseur
  • Niveau k – max(niveaux prédéc.) + 1
  • Circuit – chemin qui revient à son départ
Notions à maîtriser
  • Dessiner un graphe depuis une liste d'arcs
  • Construire la matrice d'adjacence M
  • Lire les prédécesseurs / successeurs dans M
  • Calculer le niveau de chaque sommet
  • Identifier les circuits
  • Trouver tous les chemins entre deux sommets
  • Calculer et interpréter ses entrées
Matrice d'adjacence
M[i][j] = 1 si arc de i vers j
M[i][j] = 0 sinon
Niveau d'un sommet
Niveau 0 : aucun prédécesseur
Niveau k : max(niveaux prédéc.) + 1
Puissance M²
M²[i][j] = nombre de chemins
de longueur 2 de i vers j
📝 Exemple type CCF
Arcs : A→B, A→C, B→D, C→D.
① Dessiner le graphe.   ② Écrire la matrice M.   ③ Calculer M² et interpréter M²[A][D].
④ Donner le niveau de chaque sommet. (A=0, B=1, C=1, D=2)
Schéma — Graphe orienté avec niveaux
Niv. 0 Niv. 1 Niv. 2 A→B A→C B→D C→D A B C D Matrice M ABCD A0110 B0001 C0001 D0000
→ Niveaux (bandes vertes) : A=0 | B=1, C=1 | D=2 (prédécesseurs : B et C)
→ M[A][B]=1 car A→B | M²[A][D]=2 → 2 chemins de longueur 2 : A→B→D et A→C→D
CH 04

Calcul booléen

⚠ Au CCF chaque année
Vocabulaire
  • Variable booléenne – valeur 0 ou 1
  • NON / ā – inverse la valeur
  • ET / a·b – vaut 1 si les deux valent 1
  • OU / a+b – vaut 1 si au moins un vaut 1
  • XOR – OU exclusif : 1 si exactement un vaut 1
  • FND – somme de produits (mintermes)
  • Minterme – produit vrai pour une seule ligne
  • Tableau de Karnaugh – simplification graphique
Notions à maîtriser
  • Construire la table de vérité de f(a,b,c)
  • Extraire la FND (lignes où f=1)
  • Simplifier avec les lois algébriques
  • Remplir et lire un tableau de Karnaugh
  • Regrouper les 1 par groupes de puissance de 2
  • Reconnaître les portes logiques (AND, OR, NOT…)
Idempotence & Absorption
a+a = a  |  a·a = a
a+a·b = a  |  a·(a+b) = a
De Morgan
NOT(a AND b) = ā+b̄
NOT(a OR b) = ā·b̄
Complémentation
a+ā = 1  |  a·ā = 0
ā̄ = a  |  1̄ = 0  |  0̄ = 1
📝 Exemple type CCF
f(a,b,c) vaut 1 pour (0,1,0), (0,1,1), (1,1,0), (1,1,1).
① FND : f = ā·b·c̄ + ā·b·c + a·b·c̄ + a·b·c
② Simplifier : f = b·(ā+a)·(c̄+c) = b  |  ③ Vérifier avec un tableau de Karnaugh.
Schéma — Tableau de Karnaugh (3 variables)
f(a,b,c) — regroupement des 1 quand b=1 a bc 00 01 11 10 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 Simplification f = ā·b + a·b = b·(ā+a) = b·1 f = b ✓ ← b=1 Groupe de 4 → f = b
→ Code de Gray : 00, 01, 11, 10 (1 seul bit change à chaque colonne — obligatoire)
→ Groupe de 4 (colonnes 11 et 10, 2 lignes) : a et c varient → ils s'éliminent → reste b=1 → f = b
CH 05

Compléments sur les graphes — PERT / MPM

⚠ Au CCF chaque année
Vocabulaire
  • Tâche – action à réaliser avec une durée
  • Antécédents – tâches à terminer avant
  • Date au plus tôt – début au plus tôt possible
  • Date au plus tard – début au plus tard sans retard
  • Marge totale – retard possible sans impact projet
  • Chemin critique – chemin le plus long, marge = 0
  • Durée minimale – longueur du chemin critique
  • Fermeture transitive – accessibilité entre sommets
Notions à maîtriser
  • Construire le graphe depuis un tableau de tâches
  • Calculer les dates au plus tôt (gauche → droite)
  • Calculer les dates au plus tard (droite → gauche)
  • Calculer la marge de chaque tâche
  • Identifier le chemin critique (marges nulles)
  • Donner la durée minimale du projet
  • Analyser l'impact d'un retard
Date au plus tôt (→)
DPT⁺(S) = max( DPT⁺(prédéc.) + durée arc )
Date au plus tard (←)
DPT⁻(S) = min( DPT⁻(success.) − durée arc )
Marge & chemin critique
Marge = DPT⁻ − DPT⁺
Chemin critique ↔ Marge = 0
📝 Exemple type CCF (sujet officiel)
Tâches : A(7j,−), B(2j,−), C(2j,B), D(3j,C), E(5j,−), F(1j,B+D+E).
① Construire le graphe MPM.   ② Calculer toutes les dates tôt/tard.   ③ Donner la durée minimale et le chemin critique.
④ Si E prend 2j de retard, le projet est-il impacté ?
Schéma — Ordonnancement PERT & chemin critique
Tâche (durée) tôt tard Début 0 0 A (4j) 0 0 B (2j) 0 4 marge = 4 C (3j) 4 4 D (1j) 2 6 marge = 4 Fin 7 7 Chemin critique (marge=0) Tâche non critique
→ Tôt (→) : max(tôt prédécesseur + durée)  |  Tard (←) : min(tard successeur − durée)
→ Marge = Tard − Tôt. Marge = 0 → chemin critique (orange). Durée minimale = 7 jours (A+C)
→ B (marge=4) et D (marge=4) peuvent prendre 4 jours de retard sans impacter le projet
CH 06

Éléments de la théorie des ensembles

⚠ Présent au CCF
Vocabulaire
  • Relation binaire – lien entre 2 éléments
  • Réflexivité – a R a pour tout a
  • Symétrie – a R b ⟹ b R a
  • Antisymétrie – a R b et b R a ⟹ a=b
  • Transitivité – a R b et b R c ⟹ a R c
  • Équivalence – réflexive + symétrique + transitive
  • Ordre – réflexive + antisymétrique + transitive
  • Classe d'équivalence – groupe d'éléments équivalents
  • Application – une seule image par élément
  • Injection – images toutes distinctes
  • Surjection – tout élément d'arrivée est atteint
  • Bijection – injection ET surjection
Notions à maîtriser
  • Vérifier les 4 propriétés d'une relation
  • Conclure : équivalence, ordre, ou aucune
  • Représenter par un graphe ou une matrice
  • Identifier les classes d'équivalence
  • Distinguer injection, surjection, bijection
  • Vérifier qu'une correspondance est une application
  • Calculer le cardinal de l'ensemble quotient
Exemple équivalence
a R b ⟺ a≡b [3]
Classes : {0,3,…} | {1,4,…} | {2,5,…}
Application f : A→B
✓ Tout élément de A a une image
✓ Chaque élément a une seule image
Inj. / Surj. / Bij.
Injection : f(a)=f(b)⟹a=b
Surjection : ∀y∈B, ∃x∈A, f(x)=y
Bijection : injection ET surjection
📝 Exemple type CCF
Sur E={1,2,3,4,5,6} : a R b ⟺ même reste dans la division par 3.
① Vérifier que R est une relation d'équivalence.   ② Donner les 3 classes d'équivalence.
③ f(x) = x mod 3 : f est-elle injective ? surjective ?
Schéma — Application f(x) = x mod 3
f : E → F    f(x) = x mod 3 E F 1 2 3 4 5 6 0 1 2 rem=0 rem=1 rem=2 1 antécédent 2 antécédents → non injective
→ f est une APPLICATION : chaque élément de E a exactement une flèche sortante
→ f est SURJECTIVE : 0, 1 et 2 sont tous atteints (tout F est couvert)
→ f N'EST PAS INJECTIVE : 1 et 4 arrivent à la même image (1), 2 et 5 → (2), 3 et 6 → (0)
→ Classes d'équivalence associées : {1,4}, {2,5}, {3,6}