Récurrence descendante

Salut

J'ai du mal à trouver des exemples de récurrences descendantes.
E
st-ce que quelqu'un peut m'en donner certains ?

Réponses

  • Salut Nemya
    Je ne sais pas ton niveau mais si tu es au début du supérieur, vois par exemple l'exercice 2 (espaces vectoriels) : http://www.klubprepa.fr/Site/Document/ChargementExtrait.aspx?IdDocument=4162

    Il faut démontrer la propriété de l'énoncé (notons-la $P(r)$) $\forall r\in \mathbb{N}$ tel que $r \leq \dim E$ (car il n'est pas possible d'avoir des sous-espaces vectoriels $F$ et $G$ de dimension $r$ strictement supérieure à $E$).
    On procède par une récurrence descendante sur $r$ :

    1) $P(r)$ est immédiatement vraie pour $r = \dim E = n$ (initialisation) : dans ce cas, $E = F = G$ et $H$ est l'espace vectoriel nul ($H = \mathbb{K}.0$). On a alors toujours les sommes directes : $E = F\oplus H = G \oplus H$.

    2) Puis, $\forall r \in [\![ 0; n-1 ]\!]$, tu supposes $P(r+1)$ et tu en déduis $P(r)$ (hérédité) : vois l'indication.

    3) D'où la conclusion : $\forall r\in [\![ 0; \dim E ]\!],\ P(r)$.
  • Merci pour ta réponse je n'ai pas encore fait le cours sur les espaces vectoriels n'as-tu pas un exemple plus simple ?
  • O.K Nemya - un peu plus en amont il y a aussi le théorème de la base incomplète (toute famille libre peut être complétée en une base d'un espace vectoriel) que tu verras sûrement.

    A quel niveau souhaiterais-tu l'exemple ? Je pense à la combinatoire, comme :

    Soit $n \in \mathbb{N}$. Démontrer que $\forall p \leq n$ :

    $$\sum_{k=0}^n (-1)^{n-k} \binom{n}{k} k^p = \delta_{p,n}n!$$

    où on peut faire une récurrence descendante sur l'entier $p \geq 0$ (*)

    (*) $\delta_{p,n}$ est le symbole de Kronecker : égal à $1$ si $p=n$, nul sinon.
  • Salut Ltav en ce qui concerne le niveau je pense que niveau terminale et début de sup est abordable pour moi
  • Salut Nemya, d'accord merci.

    Alors l'exercice suivant peut être abordable pour toi, ex. $8$ p. $14$ :

    http://louislegrand.org/images/stories/documents/EXOS-TERMINALE.pdf

    Il y a une récurrence descendante dans $b)$ pour montrer $A = \mathbb{N^*}$.

    Quelques indices : tu montres une double inclusion d'ensembles, l'une est immédiate, la récurrence se cache dans l'autre : en utilisant la propriété $ii)$, il faut démontrer que $\forall m \in \mathbb{N}$ : $\forall k \in \mathbb{N^*}$ tel que $k \leq 2^m$, $k \in A$. Ainsi, tout entier $n < 2^m$ ($m$ existe nécessairement) sera dans $A$, d'où $\mathbb{N^*} \subset A$.

    Bon courage à toi et à un peu plus tard.
  • Tu devrais essayer de rédiger l'exo 8 p14, en suivant les indicatons de Ltav, pour contrôler toi même si tu as compris.

    (Au fait, une récurrence descendante n'est qu'une récurrence classique où on fait un changement de variable : au lieu de partir de $k_0$ et de "descendre" en appliquant $P(k+1)=>P(k)$ tu peux poser $n=k_0-k$ et faire une "recurrence classique" sur $n$ qui commence à $0$, tout en faisant bien attention aux endroits où P(k) ou P(n) "ont un sens")
  • Salut, je m'excuse pour ma réponse tardive je propose ma solution pour l'exo.

    a- Soit $m \in N $ notons $P(m)$ la propriété: << $2^m \in A $ >>
    - On a $1 \in A$ donc $P(0)$ est vérifiée
    - Soit $m \in N$ supposons que $P(m)$ est vérifiée et montrons que $P(m+1)$ est vérifiée
    On sait que $2^m \in A $ alors d'après $i)$ $2^m \times 2 \in A $ c'est à dire $2^{'m+1} \in A $ par conséquent $P(m+1)$ est vérifiée
    Ainsi selon le principe de récurrence simple on a:
    ($ \forall m \in N$): $2^{m} \in A$
    b- Comme $A$ est une partie de $\mathbb{N^*}$ alors: $A \subset \mathbb{N^*} $
    Montrons que: $ \mathbb{N^*} \subset A$
    Il suffit de démontrer que:
    ($\forall k \in \mathbb{N^*}$)($\forall m \in \mathbb{N}$) tel que: $k \leq 2^m$,$k \in A$
    -Si $n=2^m$ alors $n \in A$
    -D'aprés $ii)$ on a ($\forall n \in N$): si $n+1 \in A$ alors $n \in A$ donc d'après le principe de récurrence descendante on a:
    ($\forall k \in \mathbb{N^*}$)($\forall m \in \mathbb{N}$) tel que: $k \leq 2^m$,$k \in A$ par suite: $ \mathbb{N^*} \subset A$
    et finalement $A = \mathbb{N^*}$
  • Salut Nemya,

    Bravo pour ton effort :-)

    Pour le $a)$, il y avait bien une récurrence ascendante (la récurrence "classique").

    Pour $b)$, le fond y est mais on peut encore mieux le rédiger. N'hésite pas à donner le maximum de détails pour montrer à un prof éventuel que tu as tout bien compris (il faut toujours mettre un prof en confiance, surtout lors des premiers exercices d'un devoir, c'est après que l'on peut assouplir la rédaction).

    Voici une proposition de rédaction.

    Plutôt que :

    $(\forall k \in \mathbb{N^*}) (\forall m \in \mathbb{N}$) tel que : $k \leq 2^m, k \in A$

    J'écrirais d'abord "en bon français" qu'il suffit de démontrer que pour tout $k \in \mathbb{N^*}$, si $m \in \mathbb{N}$ tel que : $k \leq 2^m$, alors $k \in A$.

    Ce qui donne en format "logique" :

    $$\forall k \in \mathbb{N^*}[\forall m \in \mathbb{N} (k \leq 2^m \Rightarrow k \in A)] \quad (*)$$

    Ensuite, tu n'es pas obligée de préciser que :
    -Si $n=2^m$ alors $n \in A$

    Attaque-toi directement au cas général (fais attention aussi à bien distinguer les notations) :
    Soit $n \in \mathbb{N^*}$. Alors il existe nécessairement $m'$ tel que $n \leq 2^{m'}$ [si c'est à justifier, on peut invoquer par exemple la croissance stricte de la fonction $x \mapsto 2^x$ sur $[0;+\infty[$].

    On démontre alors $(*)$ par récurrence descendante. Tu sembles avoir compris le principe mais ta récurrence n'est pas assez détaillée : il s'agit de montrer que, pour tout entier $2^m$ donné, tous les entiers compris entre $1$ et $2^m$ sont dans $A$.

    - D'après $a)$, on sait que $\forall m \in \mathbb{N}$, $2^m \in A$ (initialisation).

    - Ici intervient la propriété $ii)$ en l'adaptant : $\forall k \in \mathbb{N^*}$ tel que $k \leq 2^m$, alors si $k \in A$, $(k-1) \in A$ (hérédité).

    - On conclue par la propriété $(*)$.

    Maintenant, en posant en particulier $k = n$ et $m = m'$ (avec les entiers $n,m'$ de l'encadré ci-dessus) dans $(*)$, on trouve que $n \in A$.

    D'où : $A = \mathbb{N^*}$.

    CQFD.

    Voilà, dis-moi si j'ai laissé des points obscurs. Tu peux essayer de rédiger tout ça à ta manière.
  • Merci ltav pour ta réponse et tes conseils je comprends ta démonstration jusqu'au le passage où tu évoques on conclut par la propriété (*)
  • A ton service Nemya. Tu as sûrement raison, je dois préciser :

    http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?16,1696510,1696812#msg-1696812

    D'abord, rappelle-toi que le début de la démonstration de $\mathbb{N^*} \subset A$ est dans l'encadré :
    Soit $n \in \mathbb{N^*}$. Alors il existe nécessairement $m'$ tel que $n \leq 2^{m'}$ [si c'est à justifier, on peut invoquer par exemple la croissance stricte de la fonction $x \mapsto 2^x$ sur $[0;+\infty[$].

    Pour montrer l'inclusion, tu "pars" naturellement de l'ensemble $\mathbb{N^*}$ : donc, tu choisis un entier quelconque $n \in \mathbb{N^*}$. Puis tu remarques qu'il existe un entier $m'$ tel que $n \leq 2^{m'}$ (d'ailleurs tu peux prendre pour fixer les idées le plus petit $m'$ vérifiant cette propriété). Ces entiers $n$ et $m'$ (une fois "choisis" arbitrairement) sont donc fixés pour toute la suite. C'est là que tu vas démontrer par récurrence descendante la propriété générale :

    $$\forall k \in \mathbb{N^*}[\forall m \in \mathbb{N} (k \leq 2^m \Rightarrow k \in A)] \quad (*)$$

    Quel est son intérêt ? Eh bien, tu notes tout simplement que les entiers de départ $n$ et $m'$ vérifient la condition (à gauche de l'implication $\Rightarrow$) dans $(*)$ : $k \leq 2^m$, pour les cas particuliers $k=n$ et $m=m'$ (n'oublie pas que $k$ et $m$ eux sont quelconques dans $(*)$).

    Ce qui est à droite de l'implication ($k \in A$) est donc vrai pour nos entiers de départ $n,m'$ et on a montré que : $n \in A$.

    D'où l'implication : $\forall n ( n \in \mathbb{N^*} \Rightarrow n \in A)$

    et l'inclusion souhaitée : $\mathbb{N^*} \subset A$

    Je ne sais pas si je suis plus clair...

    Bonne soirée.
  • Merci pour votre réponse j'ai essayé de rédiger l'exo à ma manière veuillez signaler toute erreur ou imperfection qui vous semble je serais très reconnaissant.

    $b)$ Puisque $A$ est une partie de $\mathbb{N^*}$ donc: $A \subset \mathbb{N^*}$
    Établissons que : $ \mathbb{N^*} \subset A$
    -On commence par démontrer que:
    ($\forall k \in \mathbb{N^*}$)($\exists m \in \mathbb{N}$): $k \leq 2^m$
    On procède par récurrence simple.Soit $k \in \mathbb{N^*}$ , notons $P(k)$ la propriété suivante:
    <<Il existe un entier naturel m tel que $k \leq 2^m$>>
    On a $P(1)$ est vérifiée car il suffit de prendre $m=0$
    Supposons que $P(k)$ pour un certain rang $k \in \mathbb{N^*}$ et démontrons $P(k+1)$.
    On a: ($\exists m \in \mathbb{N}$): $k \leq 2^m$
    donc: ($\exists m \in \mathbb{N}$): $2k \leq 2^{m+1}$
    et comme $k+1 \leq 2k$ (car $k \in \mathbb{N^*}$)
    alors ($\exists a \in \mathbb{N}$ ): $k+1 \leq 2^a $ avec $a=m+1$
    par conséquent $P(k+1)$ est vérifiée.
    Ainsi selon le principe de récurrence simple:
    ($\forall k \in \mathbb{N^*}$)($\exists m \in \mathbb{N}$): $k \leq 2^m$
    -Montrons maintenant que: ($\forall k \in \mathbb{N^*}$)($\forall m \in \mathbb{N}$): $K \in [\![1;2^m]\!] \implies K \in A$
    Soit $m \in \mathbb{N}$ et $K \in \mathbb{N^*}$ tel que: $K \in [\![1;2^m]\!]$
    notons $Q(k)$ la propriété: <<$k \in A$>>
    D'après la question $a)$ on $2^m \in A$ alors: $Q(2^m)$ est vérifiée
    Soit $K \in [\![1;2^m]\!]$ supposons que $Q(k)$ est vérifiée c'est-à-dire $k \in A$ donc selon la propriété $ii)$ on $(k-1) \in A$ d'ou $Q(k-1)$ est vérifiée.
    Ainsi selon le principe de récurrence descendante on a: ($\forall k \in \mathbb{N^*}$)($\forall m \in \mathbb{N}$): $K \in [\![1;2^m]\!] \implies K \in A$ et puisque ($\forall k \in \mathbb{N^*}$)($\exists m \in \mathbb{N}$): $k \leq 2^m$ alors:
    ($\forall k \in \mathbb{N^*}$): $k \in A$
    c'est-à-dire:$ \mathbb{N^*} \subset A$
    Finalement: $A=\mathbb{N^*}$
  • Bonjour,

    Nemya: vue de mon téléphone, ta démonstration m'a l'air détaillée à souhait et tout à fait correcte (il y a juste parfois K au lieu de k, vérifie aussi l'ordre des parenthèses comme j'avais fait...).
  • Merci beaucoup ltav
  • Il n'y a pas de quoi (tu)
Connectez-vous ou Inscrivez-vous pour répondre.