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S10 – Algèbre de Boole et simplification

Élément Détail
Niveau BTS SIO option SISR, 1re année – mathématiques pour l'informatique
Séance S10 (séance 10 sur 19) – Phase 2
Durée 4 heures
Chapitre du programme Calcul booléen
Prérequis S08, S09 (connecteurs, ensembles) ; S03 (opérateurs bit à bit).
Outils Papier, calculatrice, éditeur Python intégré au site

Note

Question qui guide la séance : « Comment écrire la même condition avec le moins de termes possible, et comment la machine l'utilise-t-elle (masques, circuits) ? »

Objectifs

À la fin de la séance, l'étudiant est capable de :

  1. Énoncer les propriétés de l'algèbre de Boole (commutativité, associativité, distributivité, idempotence, absorption, complément, lois de De Morgan) ;
  2. Simplifier une expression à trois variables au plus, par calcul algébrique ou par tableau de Karnaugh ;
  3. Écrire une expression à partir d'une table de vérité (somme de produits) ;
  4. Exprimer les opérations ET, OU, NON, OU exclusif à l'aide de NAND ou NOR ;
  5. Appliquer le ET bit à bit pour calculer une adresse réseau à partir d'une adresse IPv4 et d'un masque.

Contenu de la séance

Document Rôle
Cours – Algèbre de Boole Cours
Exercices – Simplifier des expressions booléennes Exercices
TP Python – Karnaugh, additionneur et masques TP (éditeur Python intégré)
Aide-mémoire – Algèbre de Boole Aide-mémoire
Annexe – Masques et adressage IPv4 Application aux réseaux

Déroulé conseillé (4 h)

Durée Activité Format
0 h 00 – 0 h 15 Rappel S08 : tables de vérité Oral
0 h 15 – 1 h 25 Cours : axiomes, propriétés, simplification, Karnaugh, NAND/NOR Cours et questions
1 h 25 – 2 h 30 Exercices Individuel, puis binômes
2 h 30 – 3 h 45 TP Python : masques, additionneur, vérification de simplifications Individuel
3 h 45 – 4 h 00 Auto-évaluation Individuel

Durées indicatives : la séance dure 4 h ; l'enseignant ajuste selon le rythme du groupe.

Application en informatique

Masque de sous-réseau et adresse réseau (ET bit à bit), additionneur binaire, réduction du nombre de portes d'un circuit, simplification de règles de filtrage.

Évaluation

  • Feuille d'exercices corrigée, scripts du TP validés.
  • Auto-évaluation « Je sais faire » en fin d'exercices.
Notes pour l'enseignant
  • Programme : le chapitre est rattaché au programme officiel de mathématiques pour l'informatique (voir Programme et épreuve E3).
  • Le programme limite la simplification à trois variables (Karnaugh ou propriétés algébriques) et demande de mentionner NAND et NOR.
  • Le calcul d'adresses (CIDR, VLSM) est regroupé dans l'annexe de cette séance : c'est l'application réseau principale du chapitre.