Soit α∈R∖Q tel qu’il existe P comme précisé dans l’énoncé tel que P(α)=0. On se donne donc (pn)n et (qn)n comme dans l’énoncé. Alors pour tout n∈N : qndP(qnpn)∈Z∗donc on a l’inégalité : qnd1≤P(qnpn)Comme P est un polynôme, en particulier c’est une fonction continue sur [α,qnpn] ou [qnpn,α] et dérivable sur les intervalles ouverts en α et en qnpn, alors par le théorème des accroissements finis il existe C>0 tel que : qnd1≤P(qnpn)≤Cα−qnpnOr on sait que : qnpnn→+∞⟶αdonc qu’il existe C′>0 tel que : qnd≤C′pndet donc que : pnd1≤C′qnd1≤C′Cα−qnpnCe que l’on voulait.
Montrons maintenant que : α=k≥0∑10k!1est transcendant. On raisonne donc par l’absurde en supposant qu’il existe P∈Q[X] de degré d tel que P(α)=0. On s’intéresse à la suite des sommes partielles Sn=∑k=0n10k!1, on a pour tout n∈N : Sn=10n!1k=0∑n10n!−k!donc d’après le lemme suivant il existe C>0 tel que l’on a l’inégalité de contrôle suivante : (∑k=0n10n!−k!)d1≤C∣α−Sn∣=Ck≥n+1∑10k!1Le terme (∑k=0n10n!−k!)d≤(n+1)d10(n!)d et le terme ∑k≥n+110k!1≤10(n+1)!C′ où C′ est une constante. Donc on a l’inégalité suivante : (n+1)d10(n!)d1≤K10(n+1)!1ouˋK=CC′Or : 10(n+1)!(n+1)d10(n!)dn→+∞⟶0Donc pour n assez grand l’inégalité ci-dessus sera fausse, on obtient donc une contradiction. Donc α est transcendant.
Pour α=∑k≥010k!ak, on procède de la même manière. On raisonne par l’absurde on a alors l’inégalité de contrôle suivante pour tout n∈N :
(∑k=0nak10n!−k:)d1≤C∣α−Sn∣=Ck≥n+1∑10k!ak
On a donc comme pour tout k :0≤ak≤9 les inégalité suivantes,
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