Démonstrations par récurrence
La démonstration par récurrence est une technique puissante pour prouver des formules mathématiques. Elle fonctionne en deux étapes essentielles : l'initialisation (vérifier que la propriété est vraie pour le premier terme) et l'hérédité montrerquesilaproprieˊteˊestvraiepourunrangn,ellel′estaussipourlerangn+1.
Prenons la suite définie par U₀ = 0 et Uₙ₊₁ = 2Uₙ + 1. On démontre que pour tout n ∈ ℕ, Uₙ = 2ⁿ - 1. Pour l'initialisation avec n = 0, on vérifie que U₀ = 0 = 2⁰ - 1. Pour l'hérédité, supposons Uₙ = 2ⁿ - 1 pour un certain n, alors Uₙ₊₁ = 2(2ⁿ - 1) + 1 = 2ⁿ⁺¹ - 2 + 1 = 2ⁿ⁺¹ - 1. La propriété est donc héréditaire.
Une autre démonstration concerne la suite définie par U₀ = 3 et Uₙ₊₁ = 2Uₙ + 5. On prouve que pour tout n ∈ ℕ, Uₙ ≥ 0. L'initialisation est vraie car U₀ = 3 > 0. Pour l'hérédité, si Uₙ ≥ 0, alors Uₙ₊₁ = 2Uₙ + 5 ≥ 2×0 + 5 = 5 > 0.
Astuce pratique : Pour réussir une démonstration par récurrence, assurez-vous de bien identifier la propriété Pₙ à démontrer et de traiter rigoureusement les deux étapes (initialisation et hérédité).
Le document montre aussi comment utiliser la récurrence pour prouver une formule de sommation : 1×2 + 2×3 + ... + nn+1 = n(n+1)(n+2)/3. Cette formule est vérifiée pour n = 1 puis démontrée par récurrence en ajoutant le terme n+1n+2 à l'hypothèse de récurrence.