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Comment montrer qu'un nombre est irrationnel ?

Démontrer l'irrationalité par l'absurde

L'objectif

Prouver qu'un nombre ne peut pas s'écrire sous forme pq\frac{p}{q} avec p,qp, q entiers.

Le principe

On suppose le nombre rationnel pq\frac{p}{q} irréductible, puis on montre que pp et qq sont tous deux pairs — contradiction avec l'irréductibilité.

La méthode
  1. 1
    Supposer par l'absurde que le nombre xx est rationnel : x=pqx = \frac{p}{q} avec p,qZp, q \in \mathbb{Z}, q0q \neq 0, et la fraction irréductible (\pgcd(p,q)=1\pgcd(p,q) = 1).
  2. 2
    Manipuler algébriquement l'égalité pour faire apparaître une propriété de divisibilité ou de parité sur pp (ex. : p2=2q2p^2 = 2q^2p2p^2 pair → pp pair).
  3. 3
    Réinjecter la parité de pp dans l'égalité pour montrer que qq est aussi pair (ex. : p=2kp = 2k4k2=2q24k^2 = 2q^2q2=2k2q^2 = 2k^2qq pair).
  4. 4
    Conclure : pp et qq sont tous les deux pairs, donc \pgcd(p,q)2\pgcd(p,q) \geq 2, ce qui contredit l'hypothèse de fraction irréductible → xx est irrationnel.

Exemple corrigé

Difficulté croissante de 1 à 3

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