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Saturday, 3 August 2024

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Moyennant certaines propriétés des entiers naturels, il est équivalent à d'autres propriétés de ceux-ci, en particulier l'existence d'un minimum à tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou... ) ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection... ) non vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale. ) (bon ordre), ce qui permet donc une axiomatisation alternative reposant sur cette propriété. Certaines formes de ce raisonnement se généralisent d'ailleurs naturellement à tous les bons ordres infinis (pas seulement celui sur les entiers naturels), on parle alors de récurrence transfinie, de récurrence ordinale (tout bon ordre est isomorphe à un ordinal); le terme d' induction est aussi souvent utilisé dans ce contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le... Le raisonnement par récurrence peut se généraliser enfin aux relations bien fondées.

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L'étude de quelques exemples ne prouve pas que $P_n$ est vraie pour tout entier $n$! La preuve? Nous venons de voir que $F_5$ n'est pas un nombre premier. Donc $P_5$ est fausse. Nous allons voir qu'un raisonnement par récurrence permet de faire cette démonstration. 2. Principe du raisonnement par récurrence Il s'agit d'un raisonnement « en escalier ». On démontre que la proriété $P_n$ est vraie pour le premier rang $n_0$ pour démarrer la machine. Puis on démontre que la propriété est héréditaire. Si la propriété est vraie à un rang $n$ donné, on démontre qu'elle est aussi vraie au rang suivant $n+1$. Définition. Soit $n_0$ un entier naturel donné. Pour tout entier naturel $n\geqslant n_0$. On dit que la proposition $P_{n}$ est héréditaire à partir du rang $n_0$ si, et seulement si: $$\color{brown}{\text{Pour tout} n\geqslant n_0:\; [P_{n}\Rightarrow P_{n+1}]}$$ Autrement dit: Pour tout entier $n\geqslant n_0$: [Si $P_{n}$ est vraie, alors $P_{n+1}$ est vraie]. Ce qui signifie que pour tout entier $n$ fixé: Si on suppose que la proposition est vraie au rang $n$, alors on doit démontrer qu'elle est vraie au rang $(n+1)$.

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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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L'initialisation, bien que très souvent rapide, est indispensable! Il ne faudra donc pas l'oublier. Voir cette section. Hérédité Une fois l'initialisation réalisée, on va démontrer que, pour k >1, si P( k) est vraie, alors P( k +1) est aussi vraie. On suppose donc que, pour un entier k > 1, P( k) est vraie: c'est l' hypothèse de récurrence. On suppose donc que l'égalité suivante est vraie:$$1^2+2^2+3^2+\cdots+(k-1)^2 + k^2 = \frac{k(k+1)(2k+1)}{6}. $$ En s'appuyant sur cette hypothèse, on souhaite démontrer que P( k +1) est vraie, c'est-à-dire que:$$1^2+2^2+3^2+\cdots+k^2 + (k+1)^2 = \frac{(k+1)(k+1+1)(2(k+1)+1)}{6}$$c'est-à-dire, après simplification du membre de droite:$$1^2+2^2+3^2+\cdots+k^2 + (k+1)^2 = \frac{(k+1)(k+2)(2k+3)}{6}. $$ Si on développe ( k +2)(2 k +3) dans le membre de droite, on obtient:$$1^2+2^2+3^2+\cdots+k^2 + (k+1)^2 = \frac{(k+1)(2k^2+7k+6)}{6}. $$ On va donc partir du membre de gauche et tenter d'arriver à l'expression de droite. D'après l'hypothèse de récurrence (HR), on a:$$\underbrace{1^2+2^2+3^2+\cdots+k^2}_{(HR)} + (k+1)^2 = \frac{k(k+1)(2k+1)}{6} + (k+1)^2$$et si on factorise par ( k + 1) le membre de droite, on obtient: $$\begin{align}1^2+2^2+3^2+\cdots+k^2 + (k+1)^2 & = (k+1)\left[ \frac{k(2k+1)}{6} + (k+1)\right]\\ & = (k+1)\left[ \frac{k(2k+1)}{6} + \frac{6(k+1)}{6}\right]\\&=(k+1)\left[ \frac{k(2k+1)+6(k+1)}{6}\right]\\&=(k+1)\left[ \frac{2k^2+7k+6}{6} \right].

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S n = 1 + 3 + 5 + 7 +... + (2n − 1) Calculons S(n) pour les premières valeurs de n. S 2 = 1 + 3 = 4 S 3 = 1 + 3 + 5 = 9 S 4 = 1 + 3 + 5 + 7 = 16 S 5 = 1 + 3 + 5 + 7 + 9 = 25 S 6 = 1 + 3 + 5 + 7 + 9 + 11 = 36 pour n ∈ {2;3;4;5;6}, S n = n² A-t-on S n = n² pour tout entier n ≥ 2? Soit l'énoncé P(n) de variable n suivant: « S n = n² »; montons que P(n) est vrai pour tout n ≥ 2. i) P(2) est vrai on a S 2 = 1 + 3 = 4 = 2². ii) soit p un entier > 2 tel que P(p) est vrai, nous donc par hypothèse S p = p², montrons alors que S p+1 est vrai., c'est que nous avons S p+1 = (p+1)². Démonstration: S p+1 = S p + (2(p+1) - 1) par définition de S p S p+1 = S p + 2p + 1 S p+1 = p² + 2p + 1 d'après l'hypothède de récurrence d'où S p+1 = (p+1)² CQFD Conclusion: P(n) est vrai pour tout entier n ≥ 2, donc S n = n² pour tout entier n ≥ 2. Cette démonstration est à comparer avec la démonstration directe de la somme des n premiers impairs de la page. c) exercice sur les dérivées n ième Soit ƒ une fonction numérique définie sur l'ensemble de définition D ƒ =]−∞;+∞[ \ {−1} par ƒ(x) = 1 / (x + 1) =.

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Théorème. Pour tout entier naturel $n\geqslant n_0$, on considère la proposition logique $P_n$ dépendant de l'entier $n. $ Pour démontrer que « Pour tout entier $n\geqslant n_0$, $P_{n_0}$ est vraie » il est équivalent de démontrer que: 1°) $P_{n_0}$ est vraie [ Initialisation]; 2°) Pour tout entier $n\geqslant n_0$: [$P_{n}\Rightarrow P_{n+1}$] [ Hérédité]. 3. Exercices résolus Revenons à notre exemple n°1. Exercice résolu n°2. (Facile) Démontrer que pour tout entier naturel n, on a: $2^n> n$. Exercice résolu n°3. Soit $a$ un nombre réel strictement positif. Démontrer que pour tout entier naturel n, on a: $(1+a)^n\geqslant 1+na$. Cette inégalité s'appelle Inégalité de Bernoulli. Exemple 4. Démontrez que pour tout entier non nul $n$, la somme des n premiers nombres entiers non nuls, est égale à $\dfrac{n(n+1)}{2}$. Exercice résolu 4. 4. Exercices supplémentaires pour progresser Exercice 5. Démontrez que pour tout entier naturel $n$: « $7^{2n}-1$ est un multiple de $5$ ». Exercice 6. Démontrez que pour tout entier naturel $n$: « $\dsum_{k=0}^{k=n} k^2 =\dfrac{n(n+1)(2n+1)}{6}$ ».

Introduction Une magistrale démonstration m'est parvenue qui prouve de façon irréfutable le caractère erronné de mes allégations, dans le quiz intitulé "Montcuq: combien d'agrégés de maths? ", selon lesquelles il y aurait moins de 5 agrégés de maths originaires de Montcuq. Les meilleurs professeurs de Maths disponibles 5 (80 avis) 1 er cours offert! 4, 9 (110 avis) 1 er cours offert! 4, 9 (85 avis) 1 er cours offert! 5 (128 avis) 1 er cours offert! 5 (118 avis) 1 er cours offert! 5 (80 avis) 1 er cours offert! 4, 9 (66 avis) 1 er cours offert! 4, 9 (95 avis) 1 er cours offert! 5 (80 avis) 1 er cours offert! 4, 9 (110 avis) 1 er cours offert! 4, 9 (85 avis) 1 er cours offert! 5 (128 avis) 1 er cours offert! 5 (118 avis) 1 er cours offert! 5 (80 avis) 1 er cours offert! 4, 9 (66 avis) 1 er cours offert! 4, 9 (95 avis) 1 er cours offert! C'est parti La démonstration D'après cette démonstration, il y en aurait, non pas deux ou trois, mais un "très grand nombre". Et si l'on n'y prend garde, l'on pourrait se rallier à l'idée que même si la proposition mathématique "Tous les agrégés de maths sont originaires de Montcuq" est (évidemment) fausse (un simple contrexemple suffit à le prouver et moi, j'ai même un gros sac de contrexemples: depuis L. SERLET* brillant agrégé de 25 ans (à l'époque où il était V. S.