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Sciences de l'Ingénieur · Prépa concours post-bac — ENSA & ENSAM

Systèmes logiques : Algèbre de Boole et combinatoire

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

L'algèbre de Boole utilise deux états : 0 (faux/ouvert) et 1 (vrai/fermé).

  • Opérations de base :
    • NON (Inverseur) : $S = \bar{A}$
    • ET (Produit) : $S = A \cdot B$
    • OU (Somme) : $S = A + B$
  • Théorèmes fondamentaux :
    • Identité : $A+0=A$, $A \cdot 1=A$
    • Complémentarité : $A+\bar{A}=1$, $A \cdot \bar{A}=0$
    • Idempotence : $A+A=A$, $A \cdot A=A$
    • De Morgan : $\overline{A+B} = \bar{A} \cdot \bar{B}$ et $\overline{A \cdot B} = \bar{A} + \bar{B}$

Méthodes à maîtriser

  1. Passage du cahier des charges à l'équation : Identifier les variables d'entrée ($A, B, C...$) et de sortie ($S$).
  2. Table de vérité : Dresser toutes les combinaisons ($2^n$ pour $n$ variables).
  3. Simplification par Karnaugh : Regrouper les "1" adjacents par puissances de 2 ($2^k$) pour minimiser l'équation.

Exemples corrigés

Simplifier $F = A \cdot B + A \cdot \bar{B}$.

  • Factorisation : $F = A \cdot (B + \bar{B})$
  • Or $B + \bar{B} = 1$, donc $F = A \cdot 1 = A$.

Erreurs fréquentes

  • Confondre la somme logique ($+$) avec l'addition arithmétique.
  • Oublier de grouper les "1" par puissances de 2 dans le tableau de Karnaugh.
  • Mauvaise application de De Morgan sur des expressions complexes.

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Systèmes logiques : Algèbre de Boole et combinatoire

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Quelle est la valeur de $A + A \cdot B$ ?

❓ Questions fréquentes

Wach l-khorouj d-table de vérité kay-t-bdel ila b-delt l-tartib d-l-moudkhalat ?

Non, la fonction reste la même, mais les lignes de ton tableau seront dans un ordre différent. L'essentiel est de garder la cohérence entre tes entrées et la sortie.

💡 À retenir : L'ordre des lignes ne change pas le résultat final.

Kifach n-3ref wach n-khdem b-table de vérité wla Karnaugh ?
  1. Si tu as 2 ou 3 variables, la table de vérité est rapide.
  2. Si tu as 4 variables ou plus, le tableau de Karnaugh est indispensable pour éviter les erreurs de calcul algébrique.

💡 À retenir : Karnaugh est l'outil de simplification par excellence pour les systèmes complexes.

Est-ce que l'ordre des variables dans le tableau de Karnaugh est important ?

Oui, absolument. Il faut respecter le code Gray (une seule variable change entre deux cases adjacentes : 00, 01, 11, 10). Si tu ne respectes pas cet ordre, tes regroupements seront faux.

💡 À retenir : Code Gray obligatoire pour les lignes et colonnes.

Chno hiya l-far9 bin logique combinatoire w séquentiel ?
  1. Combinatoire : La sortie dépend uniquement de l'état présent des entrées.
  2. Séquentiel : La sortie dépend des entrées ET de l'état précédent (mémoire).

💡 À retenir : Pas de mémoire en combinatoire.

Comment simplifier A + A cdot B ?
  1. Factorise par $A$ : $A(1 + B)$.
  2. Comme $1 + B = 1$ (n'importe quoi OU 1 donne 1), alors $A \cdot 1 = A$.

💡 À retenir : $A + A \cdot B = A$.

Est-ce que je peux simplifier A + B cdot C en (A+B) cdot (A+C) ?

Oui, c'est la règle de distributivité de la somme par rapport au produit en algèbre de Boole. C'est très utile pour transformer une somme de produits en produit de sommes.

💡 À retenir : La distributivité est valide dans les deux sens.

Comment traiter les "indifférents" (X) dans un tableau de Karnaugh ?

Les "X" sont des états qui n'arrivent jamais ou dont on se fiche. Tu peux les choisir comme 0 ou 1 pour agrandir tes groupes et simplifier au maximum l'équation.

💡 À retenir : Les X sont tes alliés pour simplifier.

Pourquoi on utilise souvent des portes NAND (NON-ET) ?

Parce que ce sont des portes "universelles". Avec uniquement des portes NAND, on peut reconstruire toutes les autres fonctions logiques (ET, OU, NON). C'est avantageux pour la fabrication des circuits intégrés.

💡 À retenir : NAND est universelle.

Est-ce que A oplus B (OU exclusif) est au programme ?

Oui, c'est une fonction de base. $A \oplus B = A \cdot \bar{B} + \bar{A} \cdot B$. Elle vaut 1 si les entrées sont différentes.

💡 À retenir : $A \oplus B = 1$ si $A \neq B$.

Comment simplifier une expression avec beaucoup de barres de complément ?

Applique le théorème de De Morgan de l'extérieur vers l'intérieur. Casse la barre, change le signe (ET devient OU) et complète chaque terme.

💡 À retenir : De Morgan est la clé pour les expressions complexes.

Est-ce qu'on peut avoir plusieurs sorties dans un système combinatoire ?

Oui, chaque sortie aura sa propre équation simplifiée et son propre tableau de Karnaugh.

💡 À retenir : Une équation par sortie.

Kifach n-rsem l-chéma logique men ba3d ma n-simplifiyi l-mou3adala ?
  1. Identifie les variables d'entrée.
  2. Trace les portes logiques nécessaires (ET, OU, NON).
  3. Relie les sorties des portes vers les entrées des suivantes selon les parenthèses.

💡 À retenir : Respecte les priorités des opérations.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Soit un système de sécurité avec 3 capteurs A, B et C. L'alarme S se déclenche si :

  • A et B sont activés, mais pas C.
  • A et C sont activés, mais pas B.
  • A, B et C sont tous activés. Donner l'équation logique de S, simplifier par Karnaugh et tracer le schéma.
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Exercice 2

Simplifier par l'algèbre de Boole : $F = \overline{\overline{A \cdot B} + \bar{A}}$

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Exercice 3

Un système possède 4 entrées A, B, C, D. La sortie S est à 1 si le nombre d'entrées à 1 est pair (0, 2 ou 4). Établir la table de vérité et l'équation simplifiée.

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