Langage de la logique et des ensembles

Démonstration par l'absurde - Exercice 1

10 min
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Question 1

Soit xx un réel tel que x>1x>1 .
Montrer qu’il n’existe aucun couple (a;b)R2\left(a;b\right) \in \mathbb{R}^2 tel x2=aln(x)+bx^2=a \ln \left(x\right)+b .

Correction
Effectuons un raisonnement par l'absurde.
Soit xx un réel tel que x>1x>1 . On admet qu'il existe un couple (a;b)R2\left(a;b\right) \in \mathbb{R}^2 tel que : x2=aln(x)+bx^2=a \ln \left(x\right)+b
On peut alors écrire que :
x2ln(x)=a+bln(x)\frac{x^2}{\ln \left(x\right)}=a +\frac{b}{\ln \left(x\right)} .
    Pour tout nombre entier nn strictement positif, on a :
  • limx+xnln(x)=+\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{x^n}{\ln \left(x\right) }=+\infty
  • Or : limx+x2ln(x)=+\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{x^2}{\ln \left(x\right) }=+\infty et limx+a+bln(x)=a\lim\limits_{x\to +\infty } a+\frac{b}{\ln \left(x\right) }=a
    Nous ne pouvons pas avoir à la fois limx+x2ln(x)=+\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{x^2}{\ln \left(x\right) }=+\infty et limx+x2ln(x)=a\lim\limits_{x\to +\infty } \frac{x^2}{\ln \left(x\right) }=a car aRa\in \mathbb{R} .
    Cela signifie que l'hypothèse initiale n'est pas vraie, mais fausse.
    Nous venons de montrer qu’il n’existe aucun couple (a;b)R2\left(a;b\right) \in \mathbb{R}^2 tel x2=aln(x)+bx^2=a \ln \left(x\right)+b .