Sup Tsi - Cours de math´ematiques
VIII. Ensembles de nombres
1 Ensemble Ndes nombres entiers naturels
Axiome 1.
•toute partie non vide de Nadmet un plus petit ´el´ement.
•toute partie non vide major´ee de Nadmet un plus grand ´el´ement.
Exercice 1.
– Montrer que l’ensemble E=nn∈N/|sin n|<n
100oadmet un plus petit ´el´ement.
– Montrer que l’ensemble F={n∈N/2n< n3}admet un plus grand ´el´ement.
Th´eor`eme 1. Principe de r´ecurrence
On consid`ere une propri´et´e Pnd´ependant d’un nombre entier naturel ntelle que :
–P0est vraie (initialisation)
– si Pnest vraie alors Pn+1 est vraie (h´er´edit´e)
alors la propri´et´e Pnest vraie pour tout n∈N.
D´emonstration. Non exigible - On consid`ere l’ensemble E={n∈N/Pnfausse}et on suppose que E6=∅, il
admet un plus petit ´el´ement n06= 0 et on s’int´eresse `a Pn0−1.
Remarque 1. Dans le cas ou l’initialisation a lieu pour n=n0, la propri´et´e sera vraie pour tout n>n0.
Exemple 1. Montrons que 4n+ 2 est un multiple de 3pour tout n∈N.
On consid`ere la propri´et´e (Pn) : 4n+ 2 est un multiple de 3.
–initialisation :40+ 2 = 3 est un multiple de 3donc la propri´et´e Pnest vraie au rang n= 0.
–h´er´edit´e : supposons qu’il existe un entier naturel n∈Ntel que Pnsoit vraie, on a alors 4n+ 2 = 3k
avec k∈Nd’o`u 4n= 3k−2,4n+1 = 12k−8et 4n+1 + 2 = 12k−6 = 3(4k−2) donc Pn+1 est vraie.
–conclusion : d’apr`es le principe de r´ecurrence, la propri´et´e Pnest vraie pour tout n∈N.
Exercice 2. D´emontrer que pour tout n∈Net x∈R+on a (1 + x)n>1 + nx.
Exercice 3. Montrer que la propri´et´e «8n+ 1 est un multiple de 7»est h´er´editaire, que peut-on en d´eduire ?
Corollaire 1. Suite d´efinie par r´ecurrence
On consid`ere une fonction fr´eelle ou complexe et un nombre ar´eel ou complexe, il existe une unique suite
(un)n>0d´efinie par u0=a
un+1 =f(un),pour tout n>0.
D´emonstration. Non exigible - On suppose qu’il existe deux suites distinctes (un)n>0et (vn)n>0et on consid`ere
la propri´et´e (Pn) : un=vn.
Exercice 4. D´emontrer que la suite u0= 0
un+1 = 2un+ 1 ,pour tout n>0d´efinie par r´ecurrence admet
pour forme explicite un= 2n−1,pour tout n>0.
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