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Friday, 26 July 2024

Écrit par Luc Giraud le 20 juillet 2019. Publié dans Cours en TS Théorème: (principe du raisonnement par récurrence) Théorème En langage mathématique Si: $n_0 \in \mathbb{N}$:$\mathcal{P}(n_0)$ (initialisation) $\forall p\geq n_0$:$\mathcal{P}(p)\Rightarrow\mathcal{P}(p+1)$ (hérédité) Alors: $\forall n\geq n_0, ~ \mathcal{P}(n)$ En langue française Si: La propriété est vraie à patir d'un certain rang $n_0 $ (initialisation) Pour tout rang $ p$ plus grand que $ n_0$, la propriété au rang $p$ entraîne la propriété au rang $p+1$. (hérédité) Alors: La propriété est vraie pour tout rang $n$ plus grand que $n_0$. Exercices Exemple 1: somme des entiers impairs Exercice 1: On considère la suite $(u_n)$ définie pour $n\geq1$ par:$$u_n=\sum_{k=1}^n (2k-1)$$ Démontrer que $u_n=n^2$. Exemple 2: somme des carrés Exercice 2: Démontrer que:$$ \sum_{k=1}^n k^2=\dfrac{n(n+1)(2n+1)}{6}. $$ Exemple 3: somme des cubes Exercice 3: Démontrer que:$$ \sum_{k=1}^n k^3=\left(\sum_{k=1}^n k\right)^2=\dfrac{n^2(n+1)^2}{4}.

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La plupart du temps il suffit de calculer et de comparer que les valeur numériques coïncident pour l'expression directe de la suite et son expression par récurrence. Deuxième étape Il s'agit de l'étape d' "hérédité", elle consiste à démontrer que si la propriété est vraie pour un terme "n" (supérieur à n 0) alors elle se transmet au terme suivant "n+1" ce qui implique par par conséquent que le terme n+1 la transmettra lui même au terme n+2 qui la transmettra au terme n+3 etc. En pratique on formule l'hypothèse que P(n) est vraie, on essaye ensuite d'exprimer P(n+1) en fonction de P(n) et on utilise cette expression pour montrer que si P(n) est vraie cela entraîne nécessirement que P(n+1) le soit aussi. Une fois ces deux conditions vérifiées on peut en conclure à la validité de la proposition P pour tout entier n supérieur à n 0. Exemple de raisonnement par récurrence Une suite u est définie par: - Son expression par récurrence u n+1 = u n +2 - Son terme initial u 0 = 4 On souhaite démontrer que son expression directe est un = 2n + 4 Première étape: l'initialisation On vérifie que l'expression directe de u n est correcte pour n = 0 Si u n = 2n + 4 alors u 0 = 2.

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Notons la propriété en question P ( n) pour indiquer la dépendance en l'entier n. On peut alors l'obtenir pour tout entier n en démontrant ces deux assertions: P (0) (0 vérifie la propriété): c'est l'initialisation de la récurrence; Pour tout entier n, ( P ( n) ⇒ P(n+1)): c'est l' hérédité (L'hérédité (du latin hereditas, « ce dont on... On dit alors que la propriété P s'en déduit par récurrence pour tout entier n. On précise parfois « récurrence simple », quand il est nécessaire de distinguer ce raisonnement d'autres formes de récurrence (voir la suite). Le raisonnement par récurrence est une propriété fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens. ) des entiers naturels, et c'est le principal des axiomes de Peano (Les axiomes de Peano sont, en mathématiques, un ensemble d'axiomes de second ordre... Une axiomatique est, en quelque sorte une définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la... ) implicite, dans ce cas une définition implicite des entiers naturels.

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Comment faire pour grimper en haut d'une échelle? Il suffit de savoir remplir deux conditions: atteindre le premier barreau, et être capable de passer d'un barreau au barreau suivant. Le raisonnement par récurrence, ou par induction, c'est exactement la même chose! Si on souhaite démontrer qu'une propriété $P_n$, dépendant de l'entier $n$, est vraie pour tout entier $n$, il suffit de: initialiser: prouver que la propriété $P_0$ est vraie (ou $P_1$ si la propriété ne commence qu'au rang 1). hériter: prouver que, pour tout entier $n$, si $P_n$ est vraie, alors $P_{n+1}$ est vraie. Donnons un exemple. Pour $n\geq 1$, notons $S_n=1+\cdots+n$ la somme des $n$ premiers entiers. Pour $n\geq 1$, on note $P_n$ la propriété: "$S_n=n(n+1)/2$". initialisation: On a $S_1=1=1(1+1)/2$ donc $P_1$ est vraie. hérédité: soit $n\geq 1$ tel que $P_n$ est vraie, c'est-à-dire tel que $S_n=n(n+1)/2$. Alors on a $$S_{n+1}=\frac{n(n+1)}2+(n+1)=(n+1)\left(\frac n2+1\right)=\frac{(n+1)(n+2)}2. $$ La propriété $P_{n+1}$ est donc vraie.

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Inscription / Connexion Nouveau Sujet Bonjour, pourriez-vous me donner les pistes pour faire cet exercice s'il vous plait, car je ne voit pas du tout comment commencer à le résoudre: n q 2 est la somme des carrés des n premiers entiers naturels non nuls.

\end{align}$$ Nous avons bien obtenu l'expression désirée. Ainsi, l'hérédité est vérifiée. Par conséquent, d'après le principe de récurrence, P( n) est vraie pour tout entier naturel n strictement positif. Propriété d'inégalité Les inégalités sont légèrement plus compliquées à démontrer par récurrence car, vous allez le voir, on n'obtient pas toujours immédiatement ce que l'on veut dans l'hérédité. Considérons l'inégalité suivante: Pour x > 0, pour tout entier naturel n > 1: \((1+x)^n > 1+nx. \) Inégalité de Bernoulli. Démontrons par récurrence sur n cette inégalité (cela signifie que le " x " sera considéré comme une constante et que seul " n " sera variable). Le premier possible est n = 2. On regarde donc les deux membres de l'inégalité séparément pour n = 2: le membre de gauche est: \((1+x)^2 = 1+2x+x^2\) le membre de droite est: \(1+2x\) x étant strictement positif, on a bien: 1+2 x + x ² > 1+2 x. L'initialisation est alors réalisée. Supposons que pour un entier k > 2, la propriété soit vraie, c'est-à-dire que:$$(1+x)^k > 1+kx.

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