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quel nombre appartient à cet ensemble

Posté par
xinxin
28-01-18 à 16:23

Bonjour, voici ma question:  soit S un ensemble qui contient des nombres réels, en suivant 3 règles:
1) 1/1 est dans S
2) si a/b qui est dans S est une fraction irréductible, alors a/(2b) est dans S
3) si a/b, c/d sont dans S et s'ils sont irréductibles , alors (a+c)/(b+d) est dans S.
Peux-tu décrire (et montrer) quels sont les nombres appartenant à S ?

Je suspecte que S=Q, l'ensemble des nombres rationnels, mais je ne sais pas comment le prouver.

Posté par
carpediem
re : quel nombre appartient à cet ensemble 28-01-18 à 17:11

salut

se relire ... pour écrire proprement ...

1/ dit que 1 appartient à S
2/ dit que x/2 et même x/2^n est dans S dès que x est dans S (et la condition d'irréductibilité n'est pas nécessaire)


mais bon ça ne fait guère avancer ... pour l'instant ...


Citation :
Je suspecte que S=Q, l'ensemble des nombres rationnels, mais je ne sais pas comment le prouver.
donc déjà il faut au moins que 0 appartienne à S ... est-ce le cas ?

Posté par
xinxin
re : quel nombre appartient à cet ensemble 29-01-18 à 16:45

Merci! Cela m'aide déjà à voir ce problème autrement, mais alors j'ai l'impression que S contient tous les nombres relatifs entre ]0,1], et pas plus, mais le seul nombre qu'on sait qui est dans S est 1 ! J'ai de la peine à montrer ça...

Posté par
lake
re : quel nombre appartient à cet ensemble 31-01-18 à 11:15

Bonjour,

Dans un premier temps, tu peux montrer que pour tout n\in\mathbb{N}^*, \dfrac{1}{n}\in S en considérant 2 cas:

   n pair, n impair.

Posté par
xinxin
re : quel nombre appartient à cet ensemble 02-02-18 à 15:07

Merci ! Est-ce tout ?

Posté par
xinxin
re : quel nombre appartient à cet ensemble 02-02-18 à 16:11

comment je suis censée faire pour n impaire? et je rappelle qu'il y a des fractions du type a/b avec a>1 dans S !

Posté par
lake
re : quel nombre appartient à cet ensemble 02-02-18 à 17:13

Si n est impair, il existe p entier naturel tel que n=2p+1

Et avec une récurrence forte,  si pour tout k<n, \frac{1}{k}\in S, alors:

   \dfrac{1}{p+1}\in S et \dfrac{1}{p}\in S donc ... règle 3 suivie de règle 2...

Citation :
et je rappelle qu'il y a des fractions du type a/b avec a>1 dans S !


  Oui, maintenant qu'on a prouvé que les \dfrac{1}{n}\in S, il est facile de prouver que \dfrac{p}{q} irréductible avec p<q appartient à S

  A toi de travailler...


Posté par
xinxin
re : quel nombre appartient à cet ensemble 03-02-18 à 11:06

Pour p/q, est-ce qu'il faut décomposer  p et q en somme de nombres premiers ou il faut procéder par récurrence ?

Posté par
lake
re : quel nombre appartient à cet ensemble 03-02-18 à 11:17

Voyons si p<q, on peut toujours décomposer q en une somme de  p entiers positifs (pas forcément distincts) ...

Posté par
xinxin
re : quel nombre appartient à cet ensemble 04-02-18 à 17:57

Ah et d'écrire p/q comme "somme" du type (1+...+1)/(a+b+...), mais alors la règle 3 s'applique que si a/b, c/d est irréductible..
si on écrit 3/14=(1+1+1)/(4+4+6), on voit que (1+1)/(4+4)=1/4 et ça ne marche plus une fois réduit

Posté par
lake
re : quel nombre appartient à cet ensemble 04-02-18 à 18:07

Mais on sait que \dfrac{1}{4} et \dfrac{1}{6} appartiennent à S

donc \dfrac{1+1+1}{4+4+6}=\dfrac{3}{14}\in S avec la règle 3.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : quel nombre appartient à cet ensemble 04-02-18 à 18:14

Bonjour,
Dur, dur !
J'ai fini par trouver quelque chose ; mais pas évident que ce soit la même idée que lake.
La difficulté est de n'utiliser que des fractions irréductibles comme intermédiaires...
Je considère 1/1 comme irréductible.
Bref, j'arrive à aboutir à p/q quand p

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : quel nombre appartient à cet ensemble 04-02-18 à 18:17

Bon, j'ai posté sans voir les messages récents.
@lake,
La règle 3 n'est valable que pour 2 fractions, pas pour 3.

Posté par
lake
re : quel nombre appartient à cet ensemble 04-02-18 à 19:38

Bonsoir Sylvieg,

C'est vrai! Ça m'avait totalement échappé!

Posté par
lake
re : quel nombre appartient à cet ensemble 04-02-18 à 19:42

Et ça devient très pénible...

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : quel nombre appartient à cet ensemble 04-02-18 à 20:48

On y arrive ! Et ce n'est pas pénible
J'ai cherché un bon moment.
Finalement, je me suis décidée à faire q=2 (1/2) , puis q=3 (1/3 et 2/3) , puis q=4 (1/4 et 3/4) , ... , jusque q=7 . Là, j'ai enfin vu quelque chose.
1/n est utile ; et je n'avais pas réussi à le trouver sans ton message du 2 à 17h13
Une aide : (k-1)/k est une fraction irréductible.

Posté par
lake
re : quel nombre appartient à cet ensemble 04-02-18 à 21:33

Je crois que j'entrevois quelque chose (grâce à toi):

  Avec \dfrac{1}{1} et une récurrence, on prouve que \dfrac{k-1}{k} \in S

  Du coup, avec \dfrac{1}{k} et \dfrac{q-k-1}{q-k} (fractions irréductibles de S), on obtient toutes les fractions intermédiaires de dénominateur q pour k allant de 2 à q-2

J'étais en train de patauger: merci Sylvieg

Posté par
lake
re : quel nombre appartient à cet ensemble 04-02-18 à 21:39

Il est génial cet exo!

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : quel nombre appartient à cet ensemble 05-02-18 à 06:21

Oui, et merci de me l'avoir signalé
J'avais formulé un peu différemment, avec p dans la seconde étape :
(k-1)/k dans S pour k 2 par récurrence.
Avec 1 < p < q on obtient p/q dans S avec les fractions irréductibles (p-1)/p et 1/(q-p) .

Il reste à justifier qu'aucun élément supérieur strict à 1 n'est dans S . Ce qui n'est pas très difficile.

Posté par
alb12
re : quel nombre appartient à cet ensemble 05-02-18 à 09:58

@xinxin
peux-tu preciser qui t'a donne cet exercice ?

Posté par
lake
re : quel nombre appartient à cet ensemble 05-02-18 à 10:05

Oui Sylvieg, encore mieux comme ça!

>>alb12: un exo qui pour une fois fait réfléchir; pas comme ceux, insipides, qu'on voit aujourd'hui en France...

Posté par
alb12
re : quel nombre appartient à cet ensemble 05-02-18 à 10:13

surtout un exercice que xinxin fait faire par d'autres
Pour briller aupres de son professeur ?

Posté par
alb12
re : quel nombre appartient à cet ensemble 05-02-18 à 16:35

lake @ 05-02-2018 à 10:05

>>alb12: un exo qui pour une fois fait réfléchir; pas comme ceux, insipides, qu'on voit aujourd'hui en France...

pour avoir des exercices interessants il suffit de prendre les sujets d'olympiades,
des rallyes mathematiques, du concours general, etc
C'est peut etre le cas ici ?

Posté par
alb12
re : quel nombre appartient à cet ensemble 06-02-18 à 14:24

@alb12
Qui ne dit mot consent ?

Posté par
xinxin
re : quel nombre appartient à cet ensemble 10-02-18 à 13:14

c'est un exercice tiré du programme Promys que mon prof m'a proposé de faire!

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : quel nombre appartient à cet ensemble 10-02-18 à 13:32

Bonjour xinxin,
Peux-tu en dire plus sur ce programme ?
Et pour l'exercice, as-tu compris nos explications-indications-démonstrations ?
Si oui, un petit merci ne serait pas superflu

Posté par
xinxin
re : quel nombre appartient à cet ensemble 19-02-18 à 17:41

Merci beaucoup à vous tous, et surtout à Sylvieg et Lake ! Je me suis plutôt concentrée sur d'autres exercices et je viens de relire vos messages ! Sylvieg, si tu t'intéresses au projet Promys, tu peux trouver leur site internet. Si jamais, comme vous êtes très forts en maths, j'ai encore un autre problème qui concerne les nombres premiers que je n'ai toujours pas réussi à résoudre...



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