A propos de la preuve en mathématiques

Bonjour,

Je ne sais pas si mon post a sa place ici.
Je me place en lycée :

On définit une suite arithmétique de la façon suivante :
$u_n$ est arithmétique ssi pour tout entier naturel n, $u_{n+1}=u_n+r$ où $r$ est un nombre réel indépendant de n.

Ensuite on peut donner aux élèves une formule explicite, par exemple $u_n=3n-1$ et on leur demande de montrer que cette suite est arithmétique.
On attend donc d'eux qu'ils se ramènent à la définition, en évaluant la différence $u_{n+1}-u_{n}$ et en montrant qu'elle est indépendante de n.
Le problème est que certains élèves ne calculent que quelques termes, voient que la différence est constante sur ces quelques termes et concluent que la suite est arithmétique.

L'idée pour ces élèves est que si ça marche sur les quelques termes qu'ils calculent ça marche tout le temps.

Je peux leur donner un exemple construit à la main "2 3 4 5 9 -2 -7 56 9.2 ..."
Sauf que je ne vais pas continuer indéfiniment à écrire des termes.
Je peux alors partir sur des formules explicites $u_n=3n-1$ pour $n$ plus petit que 5 et $u_n=n^2$ pour n plus grand que 6. Mais la j'ai deux formules.

Autrement dit, peut-on donner une suite définie par une seule formule qui soit arithmétique uniquement sur quelques termes ?

Personnellement je ne vois pas.

Je comprends bien que ce qu'il faut que j'explique, c'est que travailler sur quelques termes "en particulier" ne "montre" rien sur le comportement global de la suite; mais je comprends aussi l'élève dubitatif qui ne voit pas l'utilité de passer à la "lettre" ($u_{n+1}-u_n$).

Qu'en pensez-vous ?

Réponses

  • En effet, la preuve est confondue avec la conjecture, pour le dire vite.

    On peut trouver une suite qui dépend de $n$ de manière polynomiale et qui donne comme premiers termes une suite "arithmétique".
    Le problème de mon "idée" c'est que l'on va se trimbaler des puissances...
    On peut être plus astucieux, certainement...
  • Bonjour,

    La suite $u_n=n(n-1)(n-2)(n-3)(n-4)(n-5)(n-6)+3n$ vérifie $u_{n+1}-u_n=3$ pour $n=0,\dots,5$, mais pas pour $n>5$.
  • Voilà ! (Référence au message de @marco quiz dégaine rapidement ;-))

    On a aussi, pour tout $n$ entier naturel : $u_n=3n^3-9n^2+11n+5$ dont les trois premiers termes sont $5$, $10$ et $15$.
  • OK merci beaucoup !!! :-)X:-((tu)
  • Bonjour,

    "L'idée pour ces élèves est que si ça marche sur les quelques termes qu'ils calculent, ça marche tout le temps".

    En es-tu certain ?

    Le processus est vraisemblablement plus simple.

    On leur demande "est-ce arithmétique" ? Alors il faut qu'ils disent "oui, c'est... " ou bien "non, ce n'est pas". Mais on leur a appris qu'il ne faut pas être aussi direct. Alors ils fournissent deux lignes de remplissage avant de dire "donc". Cela, ou autre chose, pourvu que cela fasse le nombre de lignes demandé.

    kantadidonc, taféunepreuv.

    Cordialement, Pierre.
  • OK pour trouver $3n^3-9n^2+11n+5$ tu es parti de $3n(n-1)(n-2)+5(n+1)$
    On peut faire la même chose pour un contre-exemple avec une suite géométrique, par exemple $3n(n-1)(n-2)+2^n$.

    Merci et bonne journée.
  • Je deconseille aux enseignants de se sentir contraint d'exhiber une suite définie "en un bloc". Les fautes.des élèves ne doivent pas guider la nature des.contre-exemples, au contraire même, car il y a un jeu inconscient collectif: se laisser "attendrir par la faute" envoie un message PARTIEL DE LEGITIMATION de la faute aux inconscients. De manière plus générale il ne faut JAMAIS exhiber de.contre-exemple face à une faute logique car ça échange les pôles prouveur-sceptique des interlocuteurs prof-élève et légitime inconsciemment que l'absence de.contre-exemple autorise l'inférence fautive.
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • Je suis assez d'accord avec ce que dit @cc.
    Il ne faut pas se forcer à donner un contre-exemple pour convaincre.
    Le raisonnement (ici essentiellement lié au calcul littéral) doit suffire et prendre une très grande place.

    On peut aussi demander aux élèves d'en trouver (ici, bof je ne sais pas si c'est pertinent).

    On réfléchit d'abord, on discute de ce qu'est une preuve.
    Comme dans les exercices où l'on a un programme de calculs (d'ailleurs une suite exprimée en fonctions usuelles de son indice est assimilable à un programme de calculs) et où le résultat se conjecture facilement.

    Peut-être commencer d'ailleurs par démontrer des choses simples, mais qui "forment". Enfin je le crois.

    Exemple : c'est classique et a certainement déjà été fait...
    a) montrer que la somme de deux nombres pairs est paire
    b) montrer que le produit...
    c) puis les carrés, avec pair, impair.
    d) des déclinaisons....de ce qui précède .
    e) démontrer que la somme (resp. différence) de deux nombres d'une même table est encore dans la même table.

    Bon appétit !
Connectez-vous ou Inscrivez-vous pour répondre.