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Niveau Maths sup
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Suite et démonstration par récurrence

Posté par
Abde824
28-09-21 à 15:26

Bonjour ou bonsoir et j'espère que vous allez bien, j'ai besoin de votre aide pour cet exercice je ne comprends pas vraiment.

Soit An l'affirmation "4n+1 est multiple de 3".
1) Démontrer que l'affirmation An est héréditaire.
2) L'affirmation An est-elle vraie pour tout n ?
3) Démontrer que n , 4n-1 est multiple de 3.

1) Bah déjà pour le premier je suis bloqué, on me dit de montrer que c'est héréditaire, du coup je dois faire une démonstration par récurrence. Du coup j'ai fait l'initialisation pour An mais quand je calcule les premiers termes, ce ne sont pas des multiples de 3.
A0= 40+1=1+1=2
A1= 41+1=4+1=5
A2= 42+1=16+1=17
Du coup je suis bloqué sur ça.

Posté par
larrech
re : Suite et démonstration par récurrence 28-09-21 à 15:35

Bonjour,

Justement, et exercice est destiné à te faire bien voir que, dans une récurrence,  l'initialisation est indispensable.
Ici, tu montreras facilement l'hérédité, et cependant, la proposition est fausse.

Posté par
larrech
re : Suite et démonstration par récurrence 28-09-21 à 15:36

Justement, cet exercice...

Posté par
Abde824
re : Suite et démonstration par récurrence 28-09-21 à 15:50

Ah d'accord je comprends mieux pourquoi c'est comme ça mais du coup je dois faire quoi s'il vous plaît ?

Posté par
larrech
re : Suite et démonstration par récurrence 28-09-21 à 15:58

Ben, tu démontres l'hérédité. sans te préoccuper de quoi que ce soit d'autre.
Tu réponds ainsi à la question 1/

A la 2/, tu remarques comme tu l'as écrit que la proposition est fausse pour les premières valeurs de n. Tu démontres qu'il n'existe aucun n pour lequel elle soit vraie.

Tu conclues.

Ensuite, tu traites la 3/

Posté par
Abde824
re : Suite et démonstration par récurrence 28-09-21 à 16:06

Ah d'accord attendez-moi s'il vous plaît, je suis en train de les faire.

Posté par
larrech
re : Suite et démonstration par récurrence 28-09-21 à 16:07

Pas de problème, prends ton temps

Posté par
Abde824
re : Suite et démonstration par récurrence 28-09-21 à 16:32

Attendez, pour la 1) j'ai fait :

An+1=4n+1+1
                                    =4n×4+1
Jusque là je crois que tout va bien mais j'ai commencé à remplacer les n par 0, 1, 2, 3, 4, 5,... et je remarque que ça revient au même que An+1. Déjà, ai-je bien fait et aussi est-ce normal d'avoir cela ?                

Posté par
Abde824
re : Suite et démonstration par récurrence 28-09-21 à 16:35

An+1=4n+1+1=4n×4+1...
                                    

Posté par
larrech
re : Suite et démonstration par récurrence 28-09-21 à 16:39

Non, tu fais l'hypothèse qu'il existe n tel que 4^n+1 soit divisible par 3. Tu démontres qu'alors 4^{n+1}+1 est aussi divisible par 3.

Effectivement, il faut commencer par écrire que 4^{n+1}+1= 4^n \times 4+1

Posté par
Abde824
re : Suite et démonstration par récurrence 28-09-21 à 17:19

Franchement je ne sais pas comment faire avec
4n×4+1=3k

Posté par
larrech
re : Suite et démonstration par récurrence 28-09-21 à 17:30

On suppose qu'il existe n tel que 4^n+1 soit divisible par 3

C'est donc qu'il existe k entier tel que  4^n+1=3k, soit  4^n=3k-1

Alors 4^{n+1}+1= 4^n \times 4+1 = (3k-1)\times4+1=...

Posté par
carpediem
re : Suite et démonstration par récurrence 28-09-21 à 17:51

salut

Abde824 @ 28-09-2021 à 15:26

Soit An l'affirmation "4n+1 est multiple de 3".
1) Démontrer que l'affirmation An est héréditaire.

on me dit de montrer que c'est héréditaire, du coup je dois faire une démonstration par récurrence. ben pourquoi ?
Du coup j'ai fait l'initialisation pour An mais quand je calcule les premiers termes, ce ne sont pas des multiples de 3.  est-ce demandé ?
revois très précisément ce qu'est un raisonnement par récurrence ...

je repasserai plus tard sur ce classique pour lequel il y a beaucoup à dire ... et laisse la main à larrech (que je salue)

Posté par
Abde824
re : Suite et démonstration par récurrence 28-09-21 à 17:52

Ah d'accord, du coup, je continue :
         (3k-1)×4+1
<=>12k-4+1
<=>12k-3
<=>3(4k-1)
Grâce à vous je suis arrivé là mais je peux conclure avec cela ?

Posté par
larrech
re : Suite et démonstration par récurrence 28-09-21 à 17:58

Ben oui, 3(4k-1) est bien un multiple de 3. La proposition est donc héréditaire.

Passe à la 2/

Bonjour carpediem

Posté par
Abde824
re : Suite et démonstration par récurrence 28-09-21 à 18:31

Bah je l'ai fait juste pour être sur.

Et pour la 2) vous m'avez dit de démontrer que pour tout n tout est faux.

Posté par
Abde824
re : Suite et démonstration par récurrence 28-09-21 à 18:32

Que dois-je faire ? Calculer les termes ?

Posté par
larrech
re : Suite et démonstration par récurrence 28-09-21 à 18:34

Ok.

Pour la 2/, constate que pour n=0, 1, ... la proposition est fausse et montre qu'il n'existe aucune valeur de n susceptible de convenir.

Posté par
Abde824
re : Suite et démonstration par récurrence 28-09-21 à 18:57

Ok. Mais comment je fais pour affirmer que c'est faux pour tout avec juste ces quelques termes que j'ai calculé ?

Posté par
larrech
re : Suite et démonstration par récurrence 28-09-21 à 19:06

4^n=(3+1)^n

En développant  selon la formule de Newton on voit de suite à quoi c'est congru modulo 3.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Suite et démonstration par récurrence 29-09-21 à 10:16

Bonjour à tous,

Citation :
2) L'affirmation An est-elle vraie pour tout n ?
Pour moi, un contre exemple suffit pour dire que l'affirmation " An est vraie pour tout n " est fausse.

Posté par
larrech
re : Suite et démonstration par récurrence 29-09-21 à 10:20

Bonjour Sylvieg,

Tu as raison, j'avais zappé le "pour tout n\in \mathbb N".

Du coup j'ai dégoûté le pauvre Abde824 qui a pris la fuite.

Posté par
Abde824
re : Suite et démonstration par récurrence 30-09-21 à 10:12

Bonjour je suis désolé pour tout, mais je voulais savoir, je suis obligé d'utiliser la méthode Newton

Posté par
Abde824
re : Suite et démonstration par récurrence 30-09-21 à 10:17

Et le 3 était plutôt j'ai fait exactement comme le premier. J'ai fait l'initialisation et c'est vrai au rang n=0.
40-1=1‐1=0 et 0 est multiple de 3, si je me trompe pas. Mais juste pour être encore plus sûr, j'ai fait n=1,2
41-1=4-1=3  
42-1=16-1=15
Et tous les deux sont des multiples de 3.
Et je suis passé à l'hérédité en faisant exactement comme le premier.
Mais c'est la question 2, suis-je obligé de faire avec la méthode de Newton ?

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Suite et démonstration par récurrence 30-09-21 à 10:32

Bonjour,
C'est quoi "la méthode de Newton" ?

Posté par
Abde824
re : Suite et démonstration par récurrence 30-09-21 à 10:42

La formule, pardon.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Suite et démonstration par récurrence 30-09-21 à 10:55

Avais-tu utilisé cette formule au 1) ?

Posté par
Abde824
re : Suite et démonstration par récurrence 30-09-21 à 11:02

Non, j'ai fait une démonstration par récurrence.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Suite et démonstration par récurrence 30-09-21 à 11:24

Tu fais de même.

Posté par
larrech
re : Suite et démonstration par récurrence 30-09-21 à 11:26

Pour la 2/, regarde la remarque de Sylvieg hier à 10h16.
Comme la question est "An est-elle vraie pour tout n", il suffit d'exhiber (comme on dit) une valeur de n pour laquelle elle est fausse pour y répondre.

J'avais lu en diagonale.

Par contre on montre facilement (éventuellement par récurrence) que 4n+1 n'est jamais divisible par 3.

Je vous laisse.

Posté par
Abde824
re : Suite et démonstration par récurrence 30-09-21 à 11:41

Un contre exemple ?

Posté par
larrech
re : Suite et démonstration par récurrence 30-09-21 à 11:48

Oui, une valeur de n pour laquelle c'est faux. Tu en as testé  3 , choisis-en une.

Ainsi comme il existe au moins une valeur de n pour laquelle An est fausse, elle ne peut être vraie pour tout n.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Suite et démonstration par récurrence 30-09-21 à 11:50

Citation :
un contre exemple suffit pour dire que l'affirmation " An est vraie pour tout n " est fausse.
Un contre exemple, c'est un exemple de n avec An faux.

Posté par
Abde824
re : Suite et démonstration par récurrence 30-09-21 à 12:03

Ah d'accord, je comprends mieux du coup je prends des valeurs de n et je montre qu'avec ses valeurs An n'est pas vraie dans tout n .

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Suite et démonstration par récurrence 30-09-21 à 12:16

Attention aux négations.
An n'est pas toujours vrai pour n dans .

Une valeur suffit :
Pour n = 1, on a 41+ 1 = 5.
5 n'est pas un multiple de 3 ; donc A5 est faux.

Pour la récurrence de 3), ça va ?

Posté par
Abde824
re : Suite et démonstration par récurrence 30-09-21 à 12:35

Oui ça va bien c'était assez facile, j'ai fait à peu près la même que pour la question 1.

Posté par
carpediem
re : Suite et démonstration par récurrence 30-09-21 à 14:05

maintenant que c'est fini je reviens sur la récurrence : on peut se passer d'introduire un k


en posant u_n = 4^n \pm 1 on a :

u_{n +1} = 4^{n + 1} \pm 1 = 4(4^n \pm 1) \mp 4 \pm 1 = 4u_n \mp 3

or toute combinaison linéaire de multiples de 3 est multiple de 3 ...



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