Necessary condition
En logique et en mathématiques, une condition nécessaire pour qu'une proposition P soit vraie est une condition C telle que la vérité de P implique la vérité de C. Autrement dit, si P est vraie, alors C l'est nécessairement. La réciproque n'est pas requise : C peut être vraie sans que P le soit. Une condition est à la fois nécessaire et suffisante (condition nécessaire et suffisante) lorsque P et C s'impliquent mutuellement, c'est-à-dire sont équivalentes.
Contents
What you will learn
- Lire correctement le sens P implique C.
- Tester une condition nécessaire par déduction ou contre-exemple.
- Distinguer condition nécessaire, condition suffisante et condition nécessaire et suffisante.
In plain terms
Prenons un nombre divisible par 6, comme 42. Il est forcément divisible par 3 : cette divisibilité par 3 est donc un passage obligé. Elle constitue une condition nécessaire pour être divisible par 6.
Mais franchir ce passage ne garantit pas l'arrivée. Le nombre 9 est divisible par 3 sans être divisible par 6. Une condition nécessaire doit toujours être satisfaite lorsque le résultat visé est vrai, mais elle ne suffit pas forcément à assurer ce résultat.
Definition
Soit une proposition appelée P et une condition appelée C. Dire que C est nécessaire pour P signifie que chaque fois que P est vraie, C est vraie. Cette relation est l'implication suivante : . Une situation où P est vraie et C fausse suffit donc à réfuter la nécessité de C.
La nécessité n'impose pas la réciproque. Il peut exister des cas où C est vraie et P fausse, ce qui s'écrit . Pour les entiers, être divisible par 3 est nécessaire pour être divisible par 6, mais 9 montre que cette condition n'est pas suffisante.
Si C implique aussi P, alors C est à la fois nécessaire et suffisante pour P. Les deux propositions sont équivalentes : . Un diagramme d'ensembles rend visible l'idée essentielle : tous les entiers divisibles par 6 se trouvent parmi ceux qui sont divisibles par 3, tandis que certains restent en dehors du sous-ensemble visé.
A step-by-step example
On veut tester l'affirmation suivante : « être divisible par 3 est une condition nécessaire pour qu'un entier soit divisible par 6 ». Les données sont un entier n, la proposition P « n est divisible par 6 » et la condition C « n est divisible par 3 ».
1. Supposons P vraie. Il existe alors un entier k tel que n = 6k.
2. Comme 6k = 3 × (2k) et que 2k est entier, n est divisible par 3.
3. Ainsi, chaque entier qui vérifie P vérifie C : la condition est bien nécessaire.
4. Testons la réciproque avec n = 9. Le nombre 9 est divisible par 3, mais pas par 6.
5. La réciproque échoue donc : cette condition nécessaire n'est pas suffisante.
2. Comme 6k = 3 × (2k) et que 2k est entier, n est divisible par 3.
3. Ainsi, chaque entier qui vérifie P vérifie C : la condition est bien nécessaire.
4. Testons la réciproque avec n = 9. Le nombre 9 est divisible par 3, mais pas par 6.
5. La réciproque échoue donc : cette condition nécessaire n'est pas suffisante.
Le contrôle peut être refait avec 42 : 42 = 6 × 7 et 42 = 3 × 14. Il confirme le sens P implique C, tandis que 9 confirme que C n'implique pas P.
In practice
Pour vérifier qu'une propriété proposée est nécessaire, on suppose le résultat visé vrai, puis on cherche à en déduire cette propriété. Si la déduction aboutit dans tous les cas admis, le caractère nécessaire est établi.
Pour réfuter une nécessité, un seul contre-exemple suffit : il faut trouver un cas où le résultat visé est vrai alors que la condition annoncée est fausse. Tester seulement des cas où la condition est vraie ne répond pas à la question.
Dans un problème, une condition nécessaire sert aussi de filtre. Un entier non divisible par 3 peut être écarté immédiatement si l'on cherche un multiple de 6. Si le candidat passe ce filtre, il reste toutefois à contrôler les autres exigences.
Not to be confused with
Condition suffisante. Une condition C est suffisante pour P lorsque C implique P. Le sens du raisonnement est inversé par rapport à une condition nécessaire. Être divisible par 6 suffit pour être divisible par 3 ; être divisible par 3 ne suffit pas pour être divisible par 6.
Condition nécessaire et suffisante. Elle exige les deux implications. Pour un entier, être divisible à la fois par 2 et par 3 est nécessaire et suffisant pour être divisible par 6. Le cas de 9 tranche avec la seule divisibilité par 3 : une implication manque.
Limits and pitfalls
Lire l'implication dans le mauvais sens. De « P implique C », on ne peut pas conclure « C implique P ». Le symptôme est un raisonnement qui part de la condition nécessaire pour garantir le résultat. Il faut tester séparément la réciproque.
Confondre nécessité et causalité. Une implication logique n'affirme pas que C provoque P, ni que P provoque C. Elle décrit seulement les cas possibles pour leurs valeurs de vérité. Il faut employer un argument causal distinct si la question porte sur une cause.
Oublier le domaine. Une condition peut être nécessaire sous certaines hypothèses et ne plus l'être dans un autre cadre. Dans l'exemple, le domaine est celui des entiers. Il faut toujours préciser les objets auxquels portent P et C avant de généraliser.
Cas où P ne se réalise jamais. Si P est toujours fausse dans le domaine choisi, l'implication « P implique C » est vraie quelle que soit C. Cette vérité dite vacante n'apporte alors aucun filtre informatif ; il faut d'abord examiner si P possède au moins un cas de réalisation.
Further reading
La fiche Condition suffisante approfondit le sens réciproque de l'implication et montre quand une hypothèse garantit effectivement une conclusion.
La fiche Si et seulement si relie les deux implications et précise comment reconnaître une équivalence logique.
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