Définition intuitive
Le raisonnement par récurrence consiste à montrer que la propriété est vraie pour le premier entier, puis qu’elle se transmet d’un entier au suivant, comme une rangée de dominos : si le premier tombe et que chacun fait tomber le suivant, alors ils tombent tous.
Définition formelle
Il existe trois types de raisonnement par récurrence : la récurrence simple, la récurrence double et la récurrence forte.
- Raisonnement par reˊcurrence simple
Soit n0∈N et (P(n))n≥n0 une suite de propositions.
Si on a établi que :
- Initialisation : P(n0) est vraie.
- Heˊreˊditeˊ : Pour tout entier n⩾n0, P(n) ⇒ P(n+1).
Alors pour entier n⩾n0, P(n) est vraie.
- Raisonnement par reˊcurrence double
Soit n0∈N et (P(n))n≥n0 une suite de propositions.
Si on a établie que :
- Double initialisation : P(n0) et P(n0+1) sont vraies.
- Double heˊreˊditeˊ : Pour tout entier n⩾n0, [P(n)etP(n+1)]⇒ P(n+2).
Alors pour entier n⩾n0, P(n) est vraie.
- Raisonnement par reˊcurrence forte
Soit n0∈N et (P(n))n≥n0 une suite de propositions.
Si on a établie que :
- Initialisation : P(n0) est vraie.
- Heˊreˊditeˊ forte: Pour tout entier n⩾n0, [∀k∈[[n0,n]],P(k)]⇒ P(n+1).
Alors pour entier n⩾n0, P(n) est vraie.
Exemple de rédaction pour le raisonnement par récurrence simple :
Pour n∈N tel que n⩾n0, notons P(n)= « Ici la proposition, à écrire, et dépendant de n » , et montrons que P(n) est vraie par récurrence simple.
- Initialisation : Ici on montre (sauf si c’est évident) et on écrit explicitement que P(n0) est vraie.
- Heˊreˊditeˊ : Soit n∈N tel que n⩾n0, supposons que P(n) est vraie. Montrons que P(n+1) est vraie.
...Deˊmonstration de P(n+1)...Donc P(n+1) est vraie.
Conclusion : Donc ∀n∈N tel que n⩾n0, P(n) est vraie.
Remarque pour la reˊdaction :
- Le rang n0 est souvent donné par l’énoncé mais cela peut être à vous de le déterminer.
- Il n’est pas nécessaire d’écrire Initialisation, Hérédité, Conclusion dans la rédaction.
Attention : Dans la proposition P(n), on ne doit surtout par écrire : ∀n∈N tel que n⩾n0.
En effet, P(n) dépend déjà de n donc écrire cela serait complétement faux.