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Récurrence forte. Montrer que tout entier n ≥ 2 admet un diviseur…

Application directe du cours · niveau 2 · mathématiques MPSI, chapitre 1 — Raisonnement et vocabulaire ensembliste · D. Raisonnement par récurrence

Énoncé

Récurrence forte. Montrer que tout entier admet un diviseur premier.

Corrigé

Ce qu'il faut démontrer. Tout entier admet au moins un diviseur premier.

Démonstration par récurrence forte. Notons l'assertion « admet un diviseur premier », pour .

Initialisation. est vraie : est premier et .

Hérédité (forme forte). Soit . Supposons vraie pour tout entier tel que , et montrons . Deux cas :

Dans les deux cas est établie ; par récurrence forte, est vraie pour tout .

Pourquoi la forme forte est indispensable. Une récurrence simple ne mettrait à disposition que . Or l'hypothèse est appliquée ici à un diviseur de , dont rien ne dit qu'il vaut : pour , on peut tomber sur , et ne sert à rien. C'est la structure du problème — on descend vers un diviseur, pas vers le prédécesseur — qui impose la forme forte.

Retenir la silhouette de cette preuve : c'est le premier étage du théorème fondamental de l'arithmétique, dont la décomposition en facteurs premiers s'obtient en itérant l'argument.

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