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Les entiers : Démonstrations à connaitre

Le carré d'un nombre impair est impair

Cette propriété est énoncée de la façon suivante dans le cours :

Théorème

On considère un entier relatif n.
Si n est impair, alors n2 est impair.

Vérifions sur des exemples

Ces exemples permettent de tester, mais en aucun cas n'ont valeur de démonstration, il faudrait pour cela tester tous les nombres.

Stratégie de la démonstration

Nous allons utiliser la propriété du cours :

Propriété

On considère un entier relatif n.
Si n est pair, alors il existe un entier relatif k tel que n=2k.
Si n est impair, alors il existe un entier relatif k tel que n=2k+1.


Donc l'idée est d'écrire n2 sous la forme 2K+1 avec K un entier.

La démonstration

n est impair, donc il existe un entier relatif k tel que n = 2k+1.

On cacule n2= (2k+1)2

n2 = (2k+1)2 = (2k)2 + 2×2k×1 + 12 = 4k2 + 4k + 1

On exprime n2 sous la forme 2K+1k est un entier.

n2 = 4k2 + 4k + 1 = 2(2k2 + 2k) + 1.

On pose K = 2k2 + 2k.

On vérifie que K est un entier.

k est un entier relatif, donc par produit d'entiers relatifs 2k2 et 2k sont des entiers relatifs.

K = 2k2 + 2k est un entier relatif comme somme de deux entiers relatifs.

Donc n2 = 2K + 1 avec K un entier.

Conclusion : n2 est impair.

Autre démonstration

Stratégie de la démonstration

L'idée est d'utiliser le fait que si un nombre est impair alors son chiffre des unités est nécessairement 1, 3, 5, 7 ou 9.

La méthode consiste à faire une disjonction des cas (c'est-à-dire vérifier tous les cas possibles).

n est impair, alors le chiffre des unités de n est nécessairement 1, 3, 5, 7 ou 9.

Pour connaitre le chiffre des unités de n2, on utilise une propriété de la multiplication :

le chiffre des unités d'un produit de 2 nombres est le chiffre des unités du produit des chiffres des unités de ces 2 nombres.

D'où le tableau suivant :

chiffre des unités de n 1 3 5 7 9
chiffre des unités de n2 1 9 5 9 1

Donc n2 a pour chiffre des unités 1, 5 ou 9.

Conclusion : n2 est impair.