Durand-Guerrier V. (1996)
Logique et raisonnement mathématique.
Défense et illustration de la pertinence du calcul des prédicats pour une approche didactique des difficultés liées à l'implication

Thèse. Lyon: Université Claude Bernard.

Résumé
Dans ce travail, nous soutenons la thèse selon laquelle la logique de référence pertinente pour analyser le raisonnement mathématique est le calcul des prédicats. Le chapitre 1 est consacré à l'étude de textes fondateurs (Aristote et les Stoïciens; Frege, Russell, Wittgenstein et Quine).Cet éclairage épistémologique permet de mettre en évidence les difficultés d'émergence du complexe d'implication et la polysémie du terme lui-même et d'affirmer que la logique est d'abord une théorie de l'inférence valide et, grâce à la quantification objectuelle, une théorie de la référence.. Nous montrons au chapitre 2 que les arguments de Piaget selon lesquels la logique propositionnelle permet d'interpréter toute la logique quantificationnelle sont irrecevables, et nous illustrons par un exemple la pertinence du calcul des prédicats comme outil d'analyse des tâches censées mesurer la rationalité des sujets. Le chapitre 3 est consacré à notre expérimentation, dans laquelle nous étudions à travers un questionnaire les conduites inférentielles des étudiants de Deug scientifique première année arrivant à l'université en présence d'énoncés conditionnels affirmés. Cette étude confirme la grande sensibilité des résultats aux contenus, l'importance de l'état des connaissances mathématiques, et des phénomènes d'ambiguïté référentielle; elle permet d'écarter, pour notre population, l'hypothèse selon laquelle de nombreux sujets traitent toutes les implications comme des équivalences.. En outre, nous avons observé une utilisation importante du vocabulaire des modalités (le nécessaire, le non nécessaire et le possible). Au chapitre 4, nous examinons quelques arguments relatifs à la validité du principe du tiers exclu. Nous posons que pour un usage didactique nous devons accepter le tiers exclu tout en reconnaissant que certains énoncés n'ont pas de valeur de vérité. Ce chapitre sert d'introduction au chapitre 5 dans lequel nous proposons un cadre théorique pour interpréter les énoncés contingents (qui n'ont pas de valeur de vérité, ou dont on ne connaît pas la valeur de vérité). En nous appuyant sur le point de vue sémantique de la vérité dans les langages formalisés, nous montrons que le calcul des prédicats permet de rendre compte des modalités du nécessaire, du possible et du contingent et nous introduisons la notion d'énoncé contingent pour un sujet donné à un instant donné. Nous utilisons ensuite ce cadre théorique pour revisiter différentes tâches données en mathématiques Notre travail illustre la thèse de Quine selon laquelle la formalisation des énoncés dans la logique des prédicats contribue à la clarté conceptuelle; nous rajoutons qu'elle permet en outre de réduire l'écart supposé entre la logique naturelle et la logique formelle.

© V. Durand-Guerrier

Plan de la thèse 

Introduction

Chapitre 1 : L'émergence de la notion d'implication de l'antiquité jusqu'à nos jours à travers quelques auteurs significatifs

I. L'antiquité
I-1 Aristote
I-1-1 La logique en relation avec la dialectique : les Topiques
I-1-2 La théorie du syllogisme formel : les Premiers Analytiques
I-1-3 L'application du syllogisme à la démonstration: Les Seconds Analytiques.
I-1-4 Conclusion

I-2 Mégariques et Stoïciens

I-2-1 Les Mégariques
I-2-2 Les Stoïciens

II. La logique Moderne

II-1 Gottlob Frege
II-2 Bertrand Russell
II-3 Ludwig Wittgenstein
II-4 Willard V.O.Quine
II-4-1 Les fonctions de vérité
II-4-2 La théorie de la quantification

III. Conclusion

Chapitre 2 : Discussion de quelques hypothèses en psychologie cognitive

I Piaget : la logique comme théorie opératoire de la pensée
I-1 Présentation générale de l'ouvrage : Essai de logique opératoire
I-2 L'objet et les méthodes de la logique
I-3 Le calcul des propositions, l'implication
I-4 Quantification et calcul des propositions
I-5 Diagramme et quantificateurs
I-6 Conclusion

II La tâche de sélection de Wason

II-1 Introduction
II-2 Présentation des tâches et commentaires classiques
II-3 Analyse de la structure logique des deux tâches ...
II-4 Structure logique et processus cognitif : l'exemple du cube

III Les sujets humains sont-ils rationnels

III-1 Introduction
III-2 Les schémas pragmatiques
III-3 Les modèles mentaux de Johnson-Laird
III-4 La présomption de rationalité

IV Conclusion

Chapitre 3 : Un questionnaire sur les énoncés conditionnels en Deug scientifique première année

I Le cadre théorique de référence
I-1 La théorie des champs conceptuels et la notion d'implication
I-2 Quelques références pour analyser les phénomènes langagiers

II Quelques résultats expérimentaux issus de travaux antérieurs

II-1 Logique formelle et raisonnement naturel des élèves dans l'enseignement de la mathématique,Helena Siwek, 1973
II-2 Interprétation d'énoncés implicatifs et traitement logique Luis Radford, 1985
II-3 Place de la logique dans l'activité mathématique des étudiants de premier cycle universitaire, EL Faqih EL Mekki, 1991

III Analyse a priori du questionnaire

III-1 La problématique, Le questionnaire
III-2 Les variables didactiques
III-3 Analyse des questions de la partie A

IV Analyse des résultats de la partie A

IV-1 Analyse globale. Tableaux des résultats du questionnaire
IV-2 Les résultats de la question A1
IV-3 Les résultats de la question A2
IV-4 Les résultats de la question A3
IV-5 Les résultats de la question A4
IV-6 Les résultats de la question A5
IV-7 Les résultats de la question A6

V Commentaires et résultats de la partie B

V-1 Présentation
V-2 Les résultats

VI Conclusion

Chapitre 4 : A propos du tiers exclu

I Le problème des futurs contingents
I-1 Les futurs contingents d'Aristote
I-2 La solution de Lukasiewicz et Kleene : les logiques trivalentes
I-3 La solution probabiliste de Jules Vuillemin

II Le tiers exclu et les intuitionnistes

II-1 Doutes sur le tiers exclu
II-2 Un exemple de raisonnement rejeté par les intuitionnistes
II-3 Rejet du principe de bivalence
II-4 Le temps et les vérités mathématiques
II-5 Ambiguïté de la critique intuionniste

III Le point de vue de Quine

III-1 Le tiers exclu est indiscutable
III-2 Le tiers exclu n'est pas incompatible avec l'existence d'énoncés dénués de valeur de vérité

IV Le tiers exclu dans le calcul des prédicats

V Conclusion

Chapitre 5 : Nécessité et contingence dans la classe de mathématiques

I Les énoncés contingents
I-1 Définitions
I-2 Les énoncés contingents et l'heuristique
I-3 Quelques exemples d'énoncés contingents dans la classe de mathématiques

II Nécessité, contingence et quantification

II-1 Les modalités aléthiques
II-2 Nécessité, contingence et calcul des prédicats
II-3 Le traitement de la contingence dans les récréations mathématiques
II-4 Analyse d'un exemple emprunté à une évaluation : le labyrinthe
II-5 La quantification universelle implicite : une pratique mathématique en question

III Analyse critique d'une situation proposée dans le cadre d'une initiation au raisonnement déductif au collège

III-1 Introduction
III-2 Les règles du débat mathématique
III-3 Présentation de la situation
III-4 Analyse d'un débat

IV Conclusion

Conclusion générale

Bibliographie générale