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Contenu

Raisonnement par récurrence

Congruences et propriétés des congruences

PGCD et nombres premiers entre eux

Utiliser les propriétés du PGCD

Exercice | temps recommandé 20mn ou plus | Niveau 2 difficulté moyenne | exercices complémentaires et devoirs d’entraînement |
On considère la suite définie par son premier terme $u_0 = 3$ et, pour tout entier naturel $n$,
par $u_{n+1} = 2u_n + 6$.
  1. Démontrer que, pour tout entier naturel $n$, on a:
    $u_n = 9 \times 2^n - 6$
    Rappel cours

    Raisonnement par récurrence
    On note $P_n$ une propriété définie pour tout entier naturel $n$.
    Initialisation:
    $P_0$ est vraie
    Hérédité:
    Si $P_n$ est vraie alors$P_{n+1}$ est vraie.
    on a alors $P_n$ vraie pour tout entier naturel $n$.

    Aide

    On peut démontrer cette égalité par récurrence

    Solution

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  2. Démontrer que, pour tout entier $n \geq 1$, $u_n$ est divisible par 6.
    Aide

    On peut écrire $2^n=2^{n-1}\times 2$

    Solution

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  3. Pour tout entier naturel $n \geqslant 1$, on définit la suite d'entiers $\left(v_n\right)$ telle que $v_n = \dfrac{u_n}{6}$.
  4. On considère l'affirmation : "pour tout entier naturel $n$ non nul, $v_n$ est un nombre premier".
    Indiquer si cette affirmation est vraie ou fausse en justifiant la réponse.
    Aide

    Calculer $u_6$ pour trouver un contre exemple

    Solution

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    1. Démontrer que, pour tout entier $n \geq 1$, $v_{n+1} - 2v_n = 1$.
      Solution

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    2. En déduire que, pour tout entier $n \geq 1$, $v_n$ et $v_{n+1}$ sont premiers entre eux.
      Rappel cours

      Théorème de Bezout
      Les entiers relatifs $a$ et $b$ sont premiers entre eux si et seulement si il existe un couple d'entiers relatifs $(u;v)$ tel que $au+bv=1$

      Aide

      Utiliser la combinaison linéaire de la question préc´dente

      Solution

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    3. En déduire, pour tout entier $n \geq 1$, le PGCD de $u_n$ et $u_{n+1}$.
      Aide

      Solution

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    1. Vérifier que $2^4 \equiv 1$ ($5$).
      Rappel cours

      Congruence de a-b
      $a$ et $b$ sont deux entiers relatifs.
      $a\equiv b$ $(n)\Longleftrightarrow a-b\equiv 0$ $(n)$
      donc $a\equiv b$ $(n)$ si et seulement si $a-b$est divisible par $n$

      Solution

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    2. En déduire que si $n$ est de la forme $4k + 2$ avec $k$ entier naturel, alors $u_n$ est divisible par $5$.
      Aide

      On a donc $2^n=2^{4k+2}$ et $u_n=9\times 2^n-6$

      Solution

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    3. Le nombre $u_n$ est-il divisible par 5 pour les autres valeurs de l'entier naturel $n$ ?
      Justifier.
      Solution

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