Quelques démonstrations mathématiques célèbres pour se torturer l'esprit.
Démonstration N°1 : 1 = 2
Posons a = 1 et b = 1
a = b par définition
a2 = a×b on multiplie les deux membres par a
a2- b2 = a×b - b2 on retranche b2 aux deux membres
(a+b) × (a-b) = b × (a-b) on développe à gauche et on factorise à droite
(a+b) = b on simplifie par (a-b)
(1+1) = 1
2 = 1
Démonstration N°2 : 1 = 0,9999999999
Posons a=0,99999999999999 ... (à l’infini)
a = 0,99999999999999… par définition
10×a = 9,99999999999999… on multiplie les 2 membres par 10
10×a = 9 + 0,99999999999999 on sépare les parties entière et décimale à droite
10×a = 9 + a par définition
(10×a) - a = 9 on retranche a aux deux membres
9×a = 9 on utilise le fait que 10-1=9
a = 1 on divise par 9 les deux membres
1 = 0,9999999999
Démonstration N°3 : Pour tout x dans |R, x >= 0 (Tout entier réel est positif)
|R est l'ensemble des nombres réels (positifs ou négatifs) que l'on pourrait appeler communément nombres à virgule, la partie après la virgule comportant un nombre fini ou infini de décimales.
Pour tout x dans |R, x2 >= 0 résultat bien connu
Pour tout x dans |R, (x2)½ >= (0)½ mise à la puissance ½ des 2 membres
Pour tout x dans |R, x2×½ >= 0 propriété : (xn)m = xn x m
Pour tout x dans |R, x1 >= 0 car 2×½ = 1
Pour tout x dans |R, x >= 0
Démonstration N°4 : 3 = 0
Notons != pour différent
Prenons l'équation : x2 + x + 1 = 0 (E1)
E1 <=> x3 + x2 + x = 0 (avec x!=0) On multiplie par x les 2 membres
E1 <=> x3 + x2 + x + 1 = 1 (avec x!=0) On ajoute 1 de chaque côté
E1 <=> x3 = 1 (avec x!=0) car x2 + x + 1 = 0
E1 <=> x=1
En remplaçant x par sa valeur dans E1, on obtient 1+1+1=0
3 = 0
Démonstration N°5 : Une somme d’entiers positifs est négative
Soit A = 1 + 2 + 4 + 8 + 16 + 32 + 64 + … (somme des puissances de 2 à l’infini)
2A = 2 + 4 + 8+ 16 + 32 + 64 + 128 + ... On multiplie les 2 membres par 2
2A + 1 = 1 + 2 + 4 + 8 + 16 + 32 + 64 + 128 + ... On ajoute 1 de chaque côté
2A + 1 = A Par définition
A = -1
1 + 2 + 4 + 8 + 16 + 32 + 64 + … = -1
Démonstration N°6 : 1 = 0 = 1/2
Soit une suite S = 1 - 1 + 1 - 1 + 1 - 1 + … (à l’infini)
S = (+1-1) + (1-1) + (1-1) + (1-1)….. = 0 + 0 + 0 + 0 + …= 0
Ou bien S = 1 + (-1+1) + (-1+1) + (-1+1) +….= 1 + 0 + 0 + 0 +…= 1
Ou enfin S = 1 - (1 - 1 + 1 - 1 + 1 - 1 + …) = 1 - S d'où 2S = 1 d’où S = 1/2
S = 1 = 0 = ½
Démonstration N°7 : 2 = 3
Soit l’égalité : 4 - 10 = 9 - 15
4 - 10 + (5/2)² = 9 - 15 + (5/2)² On ajoute (5/2)² de chaque côté
2² - 2x2x5/2 + (5/2)² = 3² - 2x3x5/2 + (5/2)² Simple décomposition
(2 - 5/2)² = (3 - 5/2)² Identité remarquable
2-5/2 = 3-5/2
2 = 3
Démonstration N°8 : 2 = 1
Soit l’égalité : 2=1+1
2 x (2-1) = (1+1) (2-1) On multiplie chaque membre par (2-1)
2x2 - 2x1 = 1x2 + 1x2 - 1x1 - 1x1 On développe
2x2 - 2x1 - 1x2 = 1x2 - 1x1 - 1x1 On passe 1x2 de droite à gauche
2 x (2-1-1) = 1 x (2-1-1) On factorise
Puis en simplifiant par (2-1-1)
2 = 1
Démonstration N°9 : 2 = 1
Soit l’égalité : x=1
x = x Difficile de dire le contraire
x2 = x2 On multiplie chaque membre par x
x2 - x2 = x2 - x2 On retire x2 de chaque côté
x (x – x) = (x + x) (x – x) On factorise à gauche, identité remarquable à droite
x = (x + x) On simplifie par (x – x)
1 = 1 + 1 On remplace x par sa valeur
2 = 1
Démonstration N°10 : 0,5 = - 0,5
Posons a = - 0,5
2xa = -1 On multiplie par 2n
2xa + 1 = 0 On ajoute 1 de chaque côté
a2 + 2xa + 1 = a2 On ajoute a2 de chaque côté
(a+1) 2 = a2 On factorise
a + 1 = a On élève à la puissance ½ de chaque côté
- 0,5 + 1 = - 0,5 On remplace a par sa valeur
0,5 = - 0,5
Démonstration N°11 : Tous les cercles ont un rayon de même longueur
Soit 2 roues solidaires autour d’un même axe (roue 1 et roue 2). Appelons C le point au centre des deux roues. Appelons A et B les points d’intersection de la droite CAB avec le tour extérieur des roues 1 et 2. Lorsque l’ensemble fait un tour sur lui-même, on retrouve le même ensemble un peu plus loin. Appelons C’ le centre des deux roues après ce tour. Appelons A’ et B’ les points d’intersection de la droite C’A’B’ avec le tour extérieur des roues 1 et 2 après ce même tour.
La distance AA’ est égale à la distance BB’. Donc la distance parcourue par le point A est égale à la distance parcourue par le point B pendant le tour réalisé.
La distance parcourue par le point A est 2 x PI x CA (2 fois PI fois le rayon). De même, la distance parcourue par le point B est 2 x PI x CB. Comme ces deux distances sont égales (2xPIxCA = 2xPIxCB), on a obligatoirement CA=CB.
Donc les deux roues ont le même rayon.