[PDF] Exercices de mathématiques - Exo7





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la somme dun nombre rationnel et dun nombre irrationnel est

Raisonnons par l'absurde et supposons que x1 + x2 est rationnel. Ce sont deux nombres irrationnels : x2 est irrationnel d'apr`es le cours et x1 = 10+(?.



denombrabilite.pdf

14 mai 2005 Et des rationnels il y en a t'il plus dans R ? dans ]0



Exercices de mathématiques - Exo7

En déduire : entre deux nombres rationnels il y a toujours un nombre irrationnel. En calculant son carré montrer que ce carré est racine d'un polynôme.





Nombres réels

Montrer que ax + b est rationnel si et seulement si a = 0. 5. Soient a b



Propriétés de R 1 Les rationnels Q 2 Maximum minimum

http://math.univ-lille1.fr/~bodin/exo4/selcor/selcor09.pdf



Cours darithmétique

enti`ere et les conventions de notations sont moins usuelles `a ce propos : lors Exercice : Montrer qu'il existe une infinité de nombres premiers de la ...



Le théor`eme des six exponentielles restreint `a lirrationalité par

aussi rationnel. Pour démontrer ce résultat on introduit un param`etre L et une matrice carrée L × L dont les coefficients sont des fonctions (ps1 qs2 rs3 ) 



Exercices de mathématiques - Exo7

Montrer que les nombres suivants sont irrationnels. Montrer que le nombre 0ukuk+1uk+2... est rationnel. Correction ?. [005214] ... ce qui montre que P.



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Montrer que si ab ? Q alors a+b ? Q. Démonstration. Prenons a ? Q

Exercices de mathématiques - Exo7 Exo7

Les rationnels, les réels

* très facile ** facile *** difficulté moyenne **** difficile ***** très difficile I : Incontournable T : pour travailler et mémoriser le cours Exercice 1IMontrer que les nombres suivants sont irrationnels. 1. p2 et plus généralement npmoùnest un entier supérieur ou égal à 2 etmest un entier naturel supérieur ou égal à 2, qui n"est pas une puissancen-ième parfaite. 2. (**) log 2. 3. (****) p(LAMBERTa montré en 1761 quepest irrationnel, LEGENDREa démontré en 1794 quep2est irrationnel, LINDEMANNa démontré en 1882 quepest transcendant).

Pour cela, supposer par l"absurde quep=pq

avecpetqentiers naturels non nuls et premiers entre eux.

Considérer alorsIn=Rp=q

0xn(pqx)nn!sinx dx,n2Net montrer queInvérifie

(a)Inest un entier relatif ; (b)In>0 ; (c) lim n!+¥In=0 (voir devoir). 4. (***) e(HERMITEadémontréen1873queeesttranscendant. C"esthistoriquementlepremier vrai nombre dont on a réussi à démontrer la transcendance). Pour cela, établir que pour tout entier natureln,e=ånk=01k!+R1

0(1t)nn!etdt, puis quepour toutentier

naturel non nuln, 0). Pour cela trouver une équation du troisième degré à coefficients entiers dont les solutions

sont cos(2p7 ), cos(4p7 )et cos(6p7 ), puis vérifier que cette équation n"a pas de racine rationnelle (supposer par l"absurde qu"il y a une racine rationnelle pq avecp2Z,q2Net PGCD(p;q) =1 et montrer quep

divise 1 etqdivise 8). (On rappelle le théorème de GAUSS: soienta,betctrois entiers relatifs tous non

nuls. Siadivisebcetaetbsont premiers entre eux, alorsadivisec). 6. p2+p3+p5. inf(A+B)existent et que l"on a sup(A+B) =supA+supBet inf(A+B) =infA+infB. (A+Bdésigne l"ensemble des sommes d"un élément deAet d"un élément deB). +(1)n;n2N. Déterminer supAet infA. 1 Exercice 4**ITSoitAune partie non vide et bornée deR. Montrer que supfjxyj;(x;y)2A2g=supAinfA.

sup(AB)? (A+B(resp.AB) désigne l"ensemble des sommes (resp. des produits) d"un élément deAet d"un

élément deB).

que le nombre 0;ukuk+1uk+2:::est rationnel. 1. En considérant la fonction f:x7!ånk=1(ak+xbk)2, montrer quejånk=1akbkj6qå nk=1a2kqå nk=1b2k (inégalité de CAUCHY-SCHWARZ). 2. En déduire l"inég alitéde M INKOWSKI:på nk=1(ak+bk)26qå nk=1a2k+qå nk=1b2k.

(l"inégalité de CAUCHY-SCHWARZaffirme que le produit scalaire de deux vecteurs est inférieur ou égal

au produit de leurs normes et l"inégalité de MINKOWSKIest l"inégalité triangulaire). R.

Indication : pourGsous-groupe donné de(R;+), non réduit àf0g, considérera=Inf(G\]0;+¥[)puis

envisager les deux casa=0 eta>0. (Definition :Gest dense dansRsi et seulement si :(8x2R;8e>0;9y2G=jyxj2. Supposons alors queaetbsoient des entiers supérieurs à 2 (et quean=mbn). L"exposant

de tout facteur premier deanou debnest un multiple denet par unicité de la décomposition en facteurs

premiers, il en est de même de tout facteur premier dem. Ceci montre que, sinpmest rationnel,mest une

puissancen-ième parfaite. Réciproquement, simest une puissancen-ième parfaite,npmest un entier et

en particulier un rationnel. En résumé :

8(m;n)2(Nnf0;1g)2;npm2Q,npm2N,mest une puissancen-ième parfaite:Par suite, simn"est pas une puissancen-ième parfaite,npmest irrationnel.

2. log22Q) 9(a;b)2(N)2=log2=ab ) 9(a;b)2(N)2=10a=b=2) 9(a;b)2(N)2=10a=2b ) 9(a;b)2(N)2=5a=2ba:

Puisque 5

a>1, ceci imposeba2N. Mais alors, l"égalité ci-dessus est impossible poura6=0 et

b6=0 par unicité de la décomposition en facteurs premiers d"un entier naturel supérieur ou égal à 2. On

a montré par l"absurde que

log2 est irrationnel.3.Supposons par l"absurde que psoit rationnel. Il existe alors deux entiers naturels non nulspetqtels que

p=pq . Pournentier naturel non nul donné, posons I n=1n!Z p

0xn(pqx)nsinx dx=1n!Z

p=q

0xn(pqx)nsinx dx:

• Tout d"abord, pour 06x6pq , on a 06x(pqx)=p2q pp2qq =p24q, et donc (puisque 06sinx61 pourx2[0;p]),

06In61n!Z

p=q 0 p24q n dx=pn! p24q n D"après le résultat admis par l"énoncé, pn! p24q ntend vers 0 quandntend vers+¥, et donc d"après le

théorème de la limite par encadrement, la suite(In)converge et limn!+¥In=0. • Ensuite, puisque pour

xélément de[0;p], on axn(pqx)nsinx>0, pournentier naturel non nul donné, on a I n=1n!Z p

0xn(pqx)nsinx dx>1n!Z

3p=4 p=4xn(pqx)nsinx dx>1n! 3p4 p4 p4q pp4qq n1p2 p2 p2n!

3p216q

n >0:

Donc,8n2N;In>0. • Vérifions enfin que, pour tout entier naturel non nuln,Inest un entier (relatif).

SoitPn=1n!xn(pqx)n.Pnest un polynôme de degré 2net 0 etpq sont racines d"ordrendePnet donc, 4 pour 06k6n, racines d"ordrenkdeP(k)n. En particulier,P(k)n(0)etP(k)npq sont, pour 06k2n+1,P(k)n>0 et en particulier,P(k)n(0)et Pn (k)pq sont, pourk>2n+1, des entiers relatifs. Soitkun entier tel quen6k62n.

1n!xn(pqx)n=1n!xnnå

i=0Cinpni(1)iqixi=nå i=0C inn!pni(1)iqixn+i=2nå k=nC knnn!p2nk(1)knqknxk:

On sait alors que

P (k)n(0) =k!(coefficient dexk) = (1)knk!n!Cknnp2nkqkn: ce qui montre queP(k)n(0)est entier relatif (puisquen6k62n). Puis, commePnpq x =Pn(x), on a encoreP(k)npq x = (1)kP(k)n(x)et en particulierP(k)npq = (1)kP(k)n(0)2Z. On a montré que pour tout entier naturelk,P(k)n(0)etP(k)npq sont des entiers relatifs. Montrons alors queInest un entierquotesdbs_dbs7.pdfusesText_5
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