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Début (n= 0). E=∅est le seule ensemble avec 0éléments et P(E) = {∅} a20= 1 élément.
Donc en effet P(0) est vraie.
Étape d’induction : Soit n∈Net supposons P(n)vraie.
Soit Eun ensemble avec n+1 éléments. Choisissons un élément x∈E, alors E\{x}anéléments.
Par l’hypothèse d’induction |P(E\{x})|= 2n.
Par le résultat avant : |P(E)|= 2|P(E\{x})|. Donc |P(E)|= 2 ·2n= 2n+1. Nous avons montré
que P(n)implique P(n+ 1).
Par induction le théorème est vrai.
6.5. Exemple de preuve avec induction généreuse. Pour quels nombres naturel nexiste-t-il
deux nombres naturels ret ttels que n= 4r+ 5t.
Par inspection on voit que ça fonctionne au moins pour n= 0,4,5,8,9,10,12,13,14,15,16,17 et
pas pour n= 1,2,3,6,7,11 et on ne vois pas tout de suite autres contre-exemples.
Alors une conjecture se pose : Pour chaque nombre naturel n≥12 il existe deux nombres naturels
ret ttels que n= 4r+ 5t.
Maintenant il faut montrer la conjecture.
Brouillon : Comment ? Idée : on a un genre de récurrence : si n−4 = 4r1+ 5t1alors n=
4(r1+ 1) + 5t1. Donc si on peut supposer que c’est vraie pour n−4alors ce sera aussi vraie pour
n. Donc l’utilisation d’induction généreuse semble être appropriée.
On peut commencer par n= 12, car on sait que c’est vraie. Soit n≥12. Supposons vraie pour
12 ≤m≤n. Est ce que nous pouvons utiliser la récurrence trouvée pour montrer que c’est aussi
vraie pour n+1 ? Est-ce que par notre hypothèse d’induction généreuse c’est vraie pour (n+1)−4?
Seulement si 12 ≤(n+ 1) −4≤n, ou seulement si 15 ≤n! Il faut faire à la main les cas n= 13 et
n= 14 et n= 15. Après ça marche. Fin brouillon.
Maintenant la version propre !
Démonstration. Posons P(n) :=" il existe deux nombres naturels ret stels que n= 4r+ 5t." On
va montrer par induction que P(n)vraie pour n≥12.
Début : P(12),P(13),P(14) et P(15) sont toutes vraies, car 12 = 4 ·3 + 5 ·0,13 = 4 ·2 + 5 ·1,
14 = 4 ·1+5·2,15 = 4 ·0+5·3.
Étape d’induction : Supposons n≥15 et P(m)vraies pour tout 12 ≤m≤n. On a 12 ≤n−3≤n
donc P(n−3) est vraie par l’hypothèse généreuse, c.-à-d. il existe deux nombres naturels r0et s0
tels que n−3=4r0+ 5t0. Alors n+ 1 = 4(r0+ 1) + 5t0. Donc P(n+ 1) est aussi vraie.
Par induction généreuse P(n)est vraie pour chaque entier n≥12.
6.6. Nombres de Fibonacci. Nous pouvons aussi utiliser l’induction pour des définitions. Posons
F(0) := 0,F(1) := 1. Il existe une unique fonction F:N→Ntelle que pour n≥2on a
F(n) = F(n−1) + F(n−2).
F(n)est appelé le n-ième nombre de Fibonacci.
Supposons n≥1et F(m)est définie pour 0≤m≤n. Alors on définit F(n+1) = F(n)+F(n−1).
Ainsi F(n)est définie pour chaque n∈N.
F(1) = 1, F (2) = 1, F (3) = 2, F (4) = 3, F (5) = 5, F (6) = 8, F (7) = 13, F (8) = 21, F (9) = 34, . . .