Écrit par Luc Giraud le 20 juillet 2019. Publié dans Cours en TS
Page 1 sur 2 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:$$ \sum_{k=1}^n k^3=\left(\sum_{k=1}^n k\right)^2=\dfrac{n^2(n+1)^2}{4}.
Raisonnement Par Récurrence Somme Des Cartes D'acquisition
\quad(HR)$$Démontrons alors qu'elle est vraie pour k + 1. Pour cela, regardons le membre de gauche au rang k + 1: $$(1+x)^{k+1} = (1+x)^k \times (1+x). $$Si je l'écris ainsi, c'est pour faire apparaître le membre de gauche de la propriété au rang k. Comme ça, je peux me servir de l'hypothèse de récurrence (HR). En effet, $$\begin{align}(1+x)^k > 1+kx & \Rightarrow (1+x)^k\times(1+x) > (1+kx)(1+x)\\& \Rightarrow (1+x)^{k+1}>1+(k+1)x+kx^2\\&\Rightarrow (1+x)^{k+1} > 1+(k+1)x. \end{align}$$
La dernière inégalité est possible car 1 +( k +1) x + kx ² > 1 + ( k +1) x; en effet, k >0 et x ²>0. Nous avons alors démontré l'hérédité. La propriété est donc vraie pour tout n >1. Le raisonnement par récurrence: étude de suites
On retrouve très souvent le raisonnement par récurrence dans les études des suites de la forme \(u_{n+1} = f(u_n)\). Prenons l'exemple de \(f(x)=\frac{5-4x}{1-x}\), que l'on va définir sur [2;4]. On définit alors la suite \((u_n)\) par son premier terme \(u_0=2\) et par la relation \(u_{n+1}=f(u_n)\), c'est-à-dire:$$u_{n+1}=\frac{5-4u_n}{1-u_n}.
Raisonnement Par Récurrence Somme Des Carrés Les
Exercice 7. Démontrez que pour tout entier naturel $n$: « $\dsum_{k=0}^{k=n} k^3 =\left[\dfrac{n(n+1)}{2}\right]^2$ ». Exercice 8. Démontrez que pour tout entier naturel $n$: « $\dsum_{k=0}^{k=n} k(k+1) =\dfrac{n(n+1)(n+2)}{3}$ ». Exercice 9. On considère la suite $(u_n)$ de nombres réels définie par: $u_0=1$ et $u_{n+1}=\sqrt{u_n+6}$. 1°a) Écrire une propriété en fonction de $n$ exprimant que la suite $(u_n)$ est « à termes strictement positifs ». 1°b) Démontrer que la suite $(u_n)$ est « à termes strictement positifs ». 2°a) Écrire une propriété en fonction de $n$ exprimant que la suite $(u_n)$ est majorée par 3. 2°b) Démontrer que la suite $(u_n)$ est majorée par 3. 3°a) Écrire une propriété en fonction de $n$ exprimant que la suite $(u_n)$ est strictement croissante. 3°b) Démontrer que la suite $(u_n)$ est strictement croissante. Exercice 10. Soit ${\mathcal C}$ un cercle non réduit à un point. Soient $A_1$, $A_2, \ldots, A_n$, $n$ points distincts du cercle ${\mathcal C}$. 1°) En faisant un raisonnement sur les valeurs successives de $n$, émettre une conjecture donnant le nombre de cordes distinctes qu'on peut construire entre les $n$ points $A_i$, en fonction de $n$.
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.