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Programme(s) : 7095, 7495

Profils(s) : Informatique

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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours :

Xavier Provençal

PLAN DE COURS

Hiver 2024
MAT215 : Logique et mathématiques discrètes pour l’optimisation (4 cr.) (4 crédits)

Préalables

Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 64,8

Qualités de l'ingénieur

Q10

Q11

Q12

Qualité visée dans ce cours

Qualité visée dans un autre cours

Indicateur enseigné

Indicateur évalué

Indicateur enseigné et évalué

Descriptif du cours
Au terme de ce cours, l’étudiante ou l'étudiant aura acquis les notions fondamentales de la logique mathématique. S’initier aux concepts des mathématiques discrètes utilisés dans les méthodes d’optimisation. Introduction à la logique et son utilisation pour la modélisation de contraintes. Théorie des ensembles : terminologie, notion de fonctions et dénombrement. Rédaction de preuves mathématiques. Introduction aux algorithmes et à l’analyse de la complexité. Principe de récursivité et preuves par récurrence. Théorie des graphes : terminologie, arbres, algorithmes et applications. Séances de travaux pratiques composées d'exercices choisis pour illustrer et compléter la théorie vue en classe. Précision sur le préalable INF130 : ce cours est un cours associé, c'est-à-dire qu'il doit être suivi en même temps que MAT215.

Objectifs du cours

Apprendre et maîtriser les concepts de logique et de mathématiques discrètes liés aux problèmes de programmation et de modélisation. À l’occasion, appliquer ces notions à la réalisation de programmes informatiques.

Stratégies pédagogiques

Trois heures de cours magistral par semaine. De nombreux exemples seront faits en classe pour permettre aux étudiantes et étudiants de bien assimiler la théorie et les techniques présentées durant le cours.

Les 3 heures hebdomadaires de travaux pratiques pourront servir à travailler les exercices distribués, à demander des éclaircissements sur les notions vues au cours, et à compléter le cours magistral par certaines démonstrations ou certains exemples s’il y a lieu.

Utilisation d’appareils électroniques

Afin de permettre une participation active en classe, il est obligatoire que chaque étudiante et étudiant possède une calculatrice TI-Nspire CX II CAS (ou l'ancien modèle TI-Nspire CX CAS). Ces calculatrices sont en vente à la COOP en combo avec le logiciel Nspire. La calculatrice symbolique sera utilisée tout au long de la session pour illustrer des concepts mathématiques, pour effectuer des calculs, des manipulations algébriques et même pour implémenter certains algorithmes. L’utilisation efficace de cet outil sera vérifiée lors des examens. Pour de l’aide sur l’utilisation de cette calculatrice symbolique, visitez le site http://seg-apps.etsmtl.ca/nspire/.

Voici des objectifs spécifiques d’apprentissage concernant l’utilisation de la calculatrice TI-Nspire CAS CX:

Connaître la syntaxe des expressions logiques.
Connaître le fonctionnement de l’éditeur de programmes et de fonctions.
Définir une relation de récurrence et obtenir les premiers termes.
Effectuer différentes opérations matricielles.

Le programme Excel sera utilisé pour trouver des solutions optimales à des problèmes de programmation linéaire dans le chapitre sur la modélisation. L'utilisation du solveur sera présentée.

Horaire

Groupe	Jour	Heure	Activité
01	Lundi	09:00 - 12:00	Travaux pratiques
	Mercredi	13:30 - 17:00	Activité de cours

Coordonnées de l’enseignant

Groupe	Nom	Activité	Courriel	Local	Disponibilité
01	Roberto Persechino	Activité de cours	Roberto.Persechino@etsmtl.ca	B-2538
01	François Côté	Travaux pratiques	Francois.Cote@etsmtl.ca

Cours

Cours	Matière	Chapitres des notes de cours	Heures
1 - 2	Logique propositionnelle. Équivalences propositionnelles. Prédicats et quantificateurs. Règles d'inférence. Cohérence d’un ensemble de spécifications. Types de preuve.	1	6
3	Ensemble : opérations sur les ensembles. Fonctions.	1	1.5
3 - 4	Modélisation. Identification des variables, des contraintes et de la fonction-objectif dans un problème d'optimisation. Solution admissible, solution optimale.	2	3
4-5	Théorie des graphes : types de graphes, terminologie, représentation et utilisation. Matrice d’adjacence d’un graphe. Connectivité. Chemins eulériens et hamiltoniens d’un graphe, circuit et applications. Problème du plus court chemin (algorithme de Dijkstra).	3	4.5
6	Théorie des graphes (suite): tri topologique (algorithme de Kahn), chemin de poids maximal, chemin critique.	3	3
7	Examen intra portant sur les cours 1 à 6	4	3
8	Arbres: définitions de base, théorèmes sur les arbres, arbre couvrant de poids minimal (algorithme de Prim).	4	3
9	Introduction à la complexité des algorithmes: mesurer un temps de calcul à l’aide d’une fonction, notation grand-O et grand-Θ, résolution de sommations, fonction de complexité d’un algorithme.	5	4.5
10	Algorithmes récursifs. Fonctions récursives et relations de récurrence. Algorithmes de type diviser pour régner.	6	3
11	Preuves par récurrence. Principe de récurrence forte. Preuve de validité d’un algorithme récursif.	7	3
12 -13	Notions de base du dénombrement. Permutations et combinaisons. Dénombrement par relation de récurrence.	8	4.5
Total			39

Laboratoires et travaux pratiques

Trois heures de travail pratique par semaine seront consacrées à travailler les exercices hebdomadaires, à demander des éclaircissements sur les notions vues dans le cours et à compléter le cours magistral par certaines démonstrations ou certains exemples.

Utilisation d'outils d'ingénierie

S.O.

Évaluation

Mode d'évaluation	Pondération
Mini-tests et devoirs	40%
Examen intra (3h)	30%
Examen final (3h)	30%

Examen intra

L'examen intra est d'une durée totale de 3 heures. L'examen portera sur le contenu des cours 1 à 6 tel que décrit à la section « Cours ». Les modalités de l'examen seront communiquées par l'enseignante ou l'enseignant de chaque cours-groupe.

Examen final

L’examen final est d’une durée totale de 3 heures. Il comportera deux parties: une première sans la calculatrice et une deuxième où l'usage de la calculatrice TI-Nspire CX CAS est permis. L'examen portera sur le contenu des cours 8 à 13 tel que décrit à la section « Cours ». L'ordinateur portable et la documentation électronique sont interdits.

Documentation papier permise pour l’examen final (voir la page Moodle du cours pour des copies) :

Un résumé personnel d'une (1) feuille 8½ ×11, recto verso, manuscrit ou tapé à l’ordinateur;
La feuille « MAT210 et MAT215 - Tables »;
La feuille « MAT215 - Théorèmes »;
La feuille « MAT215 - Algorithmes ».

Double seuil

Une note moyenne pondérée de 50 % est exigée pour l’ensemble des évaluations à caractère individuel. Ce seuil est une condition nécessaire à la réussite du cours mais ne la garantit pas.

Double seuil
Note minimale : 50

Dates des examens intra

Groupe(s)	Date
1	21 février 2024

Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux

Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).

Infractions de nature académique
À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page "Citer, pas plagier !" (https://www.etsmtl.ca/Etudes/citer-pas-plagier). Les clauses du règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS (« Règlement ») s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique) pour identifier les actes qui constituent des infractions de nature académique au sens du Règlement ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.

Systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG)
L’utilisation des systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG) dans les activités d’évaluation constitue une infraction de nature académique au sens du Règlement sur les infractions de nature académique, sauf si elle est explicitement autorisée par l’enseignant(e) du cours.

Documentation obligatoire

Notes de cours MAT215 - Logique et mathématiques discrètes pour l'optimisation, disponibles à la Coop ÉTS et en version électronique sur la page Moodle du cours.

Ouvrages de références

ROSEN, Kenneth H. Discrete Mathematics and Its Applications, 8e édition, McGraw-Hill. (Suggéré mais non obligatoire.)

Yves Norbert, Roch Ouellet, Régis Parent: Méthodes d’optimisation pour la gestion. Chenelière Éducation, 2016. 2e édition. (Suggéré pour le chapitre modélisation, mais non obligatoire.)

Documentation additionnelle :

ABELSON, H., J. SUSSMAN. Structure et interprétation des programmes informatiques, InterEditions.
COMTET, Louis. Advanced Combinatorics, D. Reidl Publishing Company.
GRAHAM, KNUTH, PATASHNIK. Concrete Mathematics, A Fondation for Computer Science, Addison-Wesley.
ROSEN, Kenneth H. Handbook of Discrete and Combinatorial Mathematics, CRC Press.
STANAT, MC ALLISTER, Discrete mathematics in computer science, Prentice Hall.

Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Site web du cours : https://ena.etsmtl.ca/course/view.php?id=15071

Site consacré à la TI-nspire CX CAS : https://seg-apps.etsmtl.ca/nspire/

Vidéos sur l'utilisation de Nspire à l'ÉTS (chaîne VUnETS sur YouTube) : https://etsmtl.ca/vunets

Autres informations

Les séances de cours et de travaux pratiques des cours-groupes dont le mode d'enseignement est hybride sont offertes entièrement à distance. L'étudiante ou l'étudiant inscrit à un tel cours-groupe n'a donc pas besoin de se déplacer à l'École durant la session, sauf lors des évaluations en présence identifiées à la section "Évaluation".