mardi 11 septembre 2018

Récurrence fausse - partie 1


Tout d'abord, je renvoie à ici pour la rédaction d'une récurrence et ici pour la correction d'une récurrence. Le point principal étant les erreurs de rédaction.

Je me penche maintenant sur les erreurs de mathématique. Nous allons explorer une énigme proposée sur ce site. Le point amusant étant que la solution proposée n'est pas correcte. Après une légère rerédaction, nous arrivons à :

Théorème : Soit $n\geq 1$,  on a qu'étant donné $n$ points quelconques du plan alors ils sont toujours alignés.

Preuve : Soit $n\geq 1$, on pose $P_n$:= "$n$ points quelconques du plan sont toujours alignés"

Tout d'abord $P_1$ est trivialement vraie, il existe toujours une droite passant par ce point.
Montrons par récurrence que $P_n$ est vraie pour $n\geq 2$.

Initialisation : $P_2$ est vraie car étant un point donné, il existe toujours une droite passant par deux points.

Hérédité : Soit $n\geq 2$. Montrons que si $P_n$ est vraie alors $P_{n+1}$ aussi.

On suppose $P_n$ vraie.

Soient $A_1, \ldots, A_{n+1}$, $n+1$ points deux à deux distincts.

On a $A_1, \ldots, A_n$ alignés, donc par $P_n$, il existe une droite $D$ qui contient ces points.

Par ailleurs, $A_2, \ldots, A_{n+1}$ sont aussi alignés. Donc par $P_n$, il existe une droite $D'$ qui contient ces points.

Ces droites ont en commun les points $A_2, \ldots A_n$. Donc $D=D'$.

En particulier $A_1, \ldots, A_{n+1}$ sont alignés et $P_{n+1}$ est vraie.

Conclusion : On a montré par récurrence que $P_n$ est vraie pour tout $n\geq 2$.



Attention spoiler !!! 

La preuve proposée est bien entendue fausse. En fait on a que $P_1, P_2$ vraies et $P_n\implies P_{n+1}$ vraie pour $n\geq 3$. Le problème réside dans la partie hérédité pour $n=2$. En effet les droites ont en commun les points $A_2, \ldots, A_n$ ce qui est correct mais pour $n=2$, on a que $A_2=A_n$ ! Du coup ces droites n'ont qu'un seul point en commun ! Ce ne suffit pas pour conclure qu'elles sont confondues.

dimanche 9 septembre 2018

Sur les assertions mathématiques

Je rappelle tout d'abord qu'un post détaillé sur la logique a déjà fait sur ce blog. Il me paraît important de revenir sur un certain point. 

Une assertion mathématique est

  • ou fausse
  • ou vraie
  • ou indécidable/indémontrable
Dans le language courant on dit souvent qu'une chose est à moitié vraie. Mathématiquement parlant, une choses à moitié vraie est fausse (ou indécidable...). Pour être vraie, il faut qu'elle soit vraie dans tous les cas. L'exemple le plus simple est peut-être celui d'une voiture. Si je dis qu'elle est bleue alors, socialement parlant, on comprend que sa carrosserie est bleue. Mathématiquement, on entend qu'elle est entièrement bleue (des pneus à l'antenne !). Si on parle clairement de la carrosserie alors, mathématiquement, on entend qu'elle est bleue entièrement (pas de rayure blanche, pas de salissure...). 

Parlons maintenant du caractère indécidable. Celui-ci veut dire que l'assertion n'est ni vraie, ni fausse, mais qu'il revient à chacun de choisir (ou non) la véracité de l'assertion. Prenons un exemple. 

image venant de http://www.remiesluxuryblog.com


Il est conventionnel d'appeler cette viennoiserie un pain au chocolat ou une chocolatine. "Chacun" fait son choix (à ses risques et périls !). Nommer un objet est accepter une assertion indécidable et la rendre vraie (pour soi !). On peut l'appeler chocolatine, pain au chocolat ou bien choisir de ne pas donner de nom du tout ! Par contre, une fois le nom choisit on se retrouve "bloqué" dans les conséquences de ce choix (essayer d'acheter un pain aux chocolat à Bordeaux !). 

En mathématique, les objets indécidables/indémontrables sont appelé axiomes. 

Un autre exemple, issus des étudiants de cette année, est 

image venant de https://elnuevodespertar.files.wordpress.com


"Les extraterrestres existent"

Cette assertion n'est par contre pas indécidable. Dans la réalité, ils existent ou non. Le point est que l'on n'est pas (scientifiquement...) sûr du résultat. Mais attention, ce n'est pas parce que la science n'a pas tranchée officiellement sur la question et donc que le résultat n'est pas connu à ce jour que cela rend cette assertion non-décidable. 

Si l'on ne sais pas si quelque chose est ou vraie ou fausse, cela ne veut pas dire que cela est indécidable !

Une introduction sympathique à l'histoire de la logique est sûrement la bande dessinée logicomix






lundi 2 avril 2018

Sur les séries

On commence par le critère de Riemann :









On passe au critère d'Alembert :










On rappelle aussi le théorème de comparaison des séries à termes positifs



Attention : Le critère d'Alembert ne s'applique pas directement pour donner le critère de Riemann.




On passe à une classe de série à termes alternés.




On peut passer par le théorème des séries alternées.




On peut aussi remarquer que l'on a deux suites adjacentes. Cette méthode permet aussi d'avoir un contrôle sur la vitesse de convergence de la série.







Quelques sites :


vendredi 30 mars 2018

Sur les intégrales généralisées




















































Il reste aussi le théorème important suivant. Soient $f$ et $g$ continus de $[a, \infty[$ à valeurs dans $\mathbb{R}$ et $f$ est strictement positive. Supposons que $f$ est équivalent à $g$ en $+\infty$ alors les intégrales $\int_a^\infty f(t) dt $ et $\int_a^\infty g(t) dt $ sont de même nature. Voici la preuve.



Attention : Ce théorème est faux si $f$ n'est pas de signe constant. Voir Exercice 8.



 Pour s'entrainer :


Sur les changements de variables et les fonctions réciproques

Ici on redonne les principaux changements de variable dans le cas d'un intégrant du type $\sqrt{ax^2+bx+c}$.

















Sur les fonctions réciproques

Petit cours sur les fonctions réciproques avec rappel des théorèmes principaux.




















Quelques exercices :