Montrer que est irrationnel.
Réflexes
Pas facile de travailler avec un irrationnel 👉 Preuve par l’absurde !
Corrigé
Par l’absurde, on suppose que et que la fraction est irréductible. Alors , donc est pair et donc forcément aussi, i.e. . On obtient alors , i.e. , et donc est pair, et alors aussi. Mais on avait supposé que la fraction était irréductible, alors qu’on vient de voir qu’on peut simplifier par . Contradiction !
Soit et .
Corrigé
Soit .
Réflexes
Corrigé
(d’après Gourdon, Analyse)
Le but de l’exercice est de montrer que n’est pas solution d’un polynôme de degré non nul à coefficients entiers.
En d’autres termes, on souhaite montrer que si vérifient , alors .
Indications
Corrigé
Remarque — En fait n’est la racine d’aucun polynôme non nul à coefficents entiers (degré 2 ou pas). Cette propriété porte un nom : on dit que est transcendant. Mais pour le montrer, c’est un peu plus difficile !
Montrer que est irrationnel.
Réflexes
Irrationnalité 👉 Supposer une écriture comme fraction, et aboutir à une contradiction.
Corrigé
Raisonnons par l’absurde. Supposons .
Alors il existe , tels que (dans ce cas, car ).
Alors , et donc . Contradiction car est pair, alors que est impair.
Conclusion.
Soit un réel.
Indications
On peut reformuler cette condition en , où désigne la fonction “distance aux entiers”.
On peut réfléchir à la répartition des réels (parties fractionnaires des multiples de ), dans l’intervalle .
Corrigé
Montrer que . On montrera d’abord que si .
Réflexes
Corrigé
Une jolie preuve sur ce lien ! Ils utilisent le développement en série de , mais on peut montrer classiquement que si de façon élémentaire avec une étude de fonction. Soit pour . On a et si . Donc est strictement croissante sur . Donc si . Ils prennent ensuite
Montrer que . Cette identité est-elle vraie pour d’autres entiers ?
Réflexes
👉 , .
Corrigé
Nous avons réalisé l’existence de cette simple et jolie identité par ce post. On remarque que , et on a . Comme , on en déduit l’identité désirée.
De telles égalités sont vraies pour des entiers tels que . Y a-t-il d’autres entiers que qui vérifient cette identité ? Il y a bien sûr et sinon ils doivent tous être . On peut toujours supposer . Fixons alors les couples et résolvons en . On exclut les cas , et ; on sait déjà que marche avec . Supposons donc et . On peut écrire : Or . Donc , impossible !
Montrer que , et donc que .
Réflexes
Fraction rationnelle 👉 Décomposition de éléments simples !
Corrigé
Il s’agit de décomposer en éléments simples la fraction. Au vu des degrés, il y aura une partie principale !
La preuve est très bien faite sur cette page wikipedia, avec plein de commentaires intéressants. Cette identité fournit une approximation (connue depuis l’antiquité !), à la fois simple et très bonne de .
Quels sont les entiers strictement positifs pour lesquels est décimal ?
Réflexes
Revenir à la définition de nombre décimal, puis… réfléchir.
Corrigé
est décimal si et seulement si il existe et tels que .
C’est le cas si et seulement si il existe tel que divise .
Comme , cette condition équivaut à ce que soit de la forme :