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3. On montre que pour tout entier naturel n, si P n est vraie, alors P n+1 est encore vraie. Pour rédiger, on écrit: "Soit n un nombre entier naturel. Supposons que P n soit vraie". On doit montrer que P n+1 est encore vraie, donc que 4 n+1 -1 est un multiple de 3. C'est l'étape la plus difficile, mais après quelques calculs, on y arrive. 4 n ×3 est bien sûr un multiple de 3. 4 n -1 est un multiple de 3 car P n est vraie. La somme de deux multiples de 3 est un multiple de 3 donc 4 n ×3+4 n -1 est un multiple de 3. Donc 4 n+1 -1 est un multiple de 3, donc P n+1 est vraie. 4. On conclut. Comme P 0 est vraie et que pour tout entier naturel n, P n ⇒P n+1, on a P 0 ⇒P 1, donc P 1 est vraie, puis P 1 ⇒P 2 donc P 2 est vraie, etc. Donc P n est vraie pour tout n. Pour rédiger, on écrit simplement: "Par principe de récurrence, P n est vraie pour tout n". Le raisonnement par récurrence sur cours, exercices
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.
$$Pour obtenir l'expression de \(u_{n+1}\), on a juste remplacé x par \(u_n\) dans f( x). La dérivée de f est:$$f'(x)=\frac{1}{(1-x)^2}>0$$ donc f est strictement croissante sur [2;4]. Démontrons par récurrence que pour tout entier naturel n, \(2 \leqslant u_n \leqslant 4\). L'initialisation est réalisée car \(u_0=2\), donc bien compris entre 2 et 4. Supposons que pour un k > 0, \(2 \leqslant u_k \leqslant 4\). Alors, comme f est croissante, les images de chaque membre de ce dernier encadrement par la fonction f seront rangées dans le même ordre:$$f(2) \leqslant f(u_n) \leqslant f(4)$$c'est-à-dire:$$3 \leqslant u_{n+1}\leqslant \frac{11}{3}$$et comme \(\frac{11}{3}<4\) et 2 < 3, on a bien:$$2 \leqslant u_{n+1} \leqslant 4. $$L'hérédité est alors vérifiée. Ainsi, d'après le principe de récurrence, la propriété est vraie pour tout entier naturel n. L'importance de l'initialisation Il arrive que des propriétés soient héréditaires sans pour autant qu'elles soient vraies. C'est notamment le cas de la propriété suivante: Pour tout entier naturel n, \(10^n+1\) est divisible par 9.
Il est... ) de poser à chaque fois un nouveau principe, par exemple, une récurrence sur les entiers pairs (prendre P ( 2n)), etc. Exemple 1: la somme des n premiers entiers impairs Les entiers impairs sont les entiers de la forme 2 n +1 (le premier, obtenu pour n =0, est 1). On déduit d'une identité remarquable (En mathématiques, on appelle identités remarquables ou encore égalités... ) bien connue que 2 n +1 ajouté au carré (Un carré est un polygone régulier à quatre côtés. Cela signifie que ses... ) de n donne le carré du nombre suivant: n 2 +2 n +1 = ( n +1) 2 On va donc montrer par récurrence que la somme des n premiers entiers impairs est égale au carré de n: 1+3+ … + (2 n -1) = n 2. Bien que l'écriture précédente puisse laisser entendre que 2 n -1 > 3, on ne le supposera pas. La somme est vide donc nulle si n = 0, réduite à 1 si n =1, égale à 1+3 si n =2 etc. initialisation: le cas n =0 est celui où la somme est vide, elle est donc bien égale à 0 2 hérédité: pour un entier n arbitraire, on suppose que 1+3+ … + (2 n -1) = n 2.
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