Divisibilité dans $\mathbb{Z}$ et congruences

Divisibilité et récurrence - Exercice 4

6 min
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Question 1

En utilisant un raisonnement par récurrence, démontrer que, pour tout entier naturel nn, 7n+357^{n}+35 est divisible par 66.

Correction
Pour tout entier naturel nn, posons la propriété Pn:P_{n} : « 7n+357^{n}+35 est divisible par 66 »
Etape d’initialisation :\red{\text{Etape d'initialisation :}}
70+35=1+35=367^{0} +35=1+35=36
Or 3636 est bien divisible par 66
La propriété P0P_{0} est vraie.
Etape d’heˊreˊditeˊ :\red{\text{Etape d'hérédité :}}
On suppose qu'il existe un entier kk tel que la propriété PkP_{k} soit vraie c'est-à-dire 7k+357^{k} +35 est divisible par 66 et vérifions si la propriété est également vraie au rang k+1k+1 .
La propriété au rang k+1{\color{blue}{k+1}} s'écriera : 7k+1+357^{{\color{blue}{k+1}}} +35
Par hypothèse de récurrence :
7k+357^{k}+35 est divisible par 66 . Cela signifie qu'il existe un entier A\pink{A} tel que 7k+35=6A7^{k}+35 =6\pink{A}
Partons de l'expression de la propriété au rang k+1k+1, il vient que :
7k+1+35=7k×7+357^{k+1} +35=7^{k} \times {\color{orange}{7}}+35
7k+1+35=7k×(6+1)+357^{k+1} +35=7^{k} \times \left({\color{orange}{6+1}}\right)+35
7k+1+35=7k×6+7k×1+357^{k+1} +35=7^{k} \times {\color{orange}{6}}+7^{k} \times {\color{orange}{1}}+35
7k+1+35=7k×6+7k+357^{k+1} +35=7^{k} \times 6+7^{k} +35 . D'après l'hypothèse de récurrence, nous savons supposé vraie que 7k+35=6A7^{k}+35 =6\pink{A}.
Ainsi :
7k+1+35=7k×6+6A7^{k+1} +35=7^{k} \times 6+6\pink{A} . Nous pouvons factoriser par 66 l'expression . Ce qui nous donne :
7k+1+35=6(7k+A)7^{k+1} +35=6\left(7^{k} +\pink{A}\right)
Nous savons que kk est un entier et de ce fait l'expression 7k+A7^{k} +\pink{A} est également un entier que l'on note par exemple B=7k+A{\color{brown}{B}}=7^{k} +\pink{A}.
Soit : 7k+1+35=6×B7^{k+1} +35=6\times{\color{brown}{B}}
Il en résulte donc que 7k+1+357^{k+1} +35 est bien divisible par 66.
Ainsi la propriété Pk+1P_{k+1} est vraie.
Conclusion :\red{\text{Conclusion :}}
Puisque la propriété P0P_{0} est vraie et que nous avons prouvé l'hérédité, on peut en déduire, par le principe de récurrence que pour tout entier naturel nn, on a PnP_{n} vraie, c'est à dire que pour tout entier naturel nn, on a bien :
7n+357^{n}+35 est divisible par 66 .