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ExerciceMaths Sup – MPSI, chapitre 3 — Calcul algébrique · Coefficients binomiaux et formule du binôme

Exercice 33

Démonstration

On note (Fn)n⩾0(F_{n})_{n \geqslant 0} la suite de Fibonacci, définie par F0=0F_{0} = 0, F1=1F_{1} = 1 et Fn+2=Fn+1+FnF_{n+2} = F_{n+1} + F_{n}. Montrer que ∀n∈ℕ,∑k=0n(n−kk)=Fn+1.\forall n \in \mathbb{N},\quad \sum_{k=0}^{n} \binom{n-k}{k} = F_{n+1}. Interpréter le résultat sur le triangle de Pascal.

Corrigé

Notons Tn=∑k=0n(n−kk)T_{n} = \sum_{k=0}^{n} \binom{n-k}{k} ; grâce à la convention (ab)=0\binom{a}{b} = 0 pour b>ab > a, on peut sommer sur tous les k⩾0k \geqslant 0. Alors T0=1=F1T_{0} = 1 = F_{1}, T1=1=F2T_{1} = 1 = F_{2}, et par la formule de Pascal, Tn+2=∑k⩾0(n+1−kk)+∑k⩾1(n+1−kk−1)=Tn+1+∑j⩾0(n−jj)=Tn+1+Tn.T_{n+2} = \sum_{k \geqslant 0} \binom{n+1-k}{k} + \sum_{k \geqslant 1} \binom{n+1-k}{k-1} = T_{n+1} + \sum_{j \geqslant 0} \binom{n-j}{j} = T_{n+1} + T_{n}. Les suites (Tn)(T_{n}) et (Fn+1)(F_{n+1}) vérifient la même relation de récurrence et ont les mêmes deux premiers termes : par récurrence double, elles sont égales. ∑k=0n(n−kk)=Fn+1\boxed{\sum_{k=0}^{n} \binom{n-k}{k} = F_{n+1}} Sur le triangle de Pascal, TnT_{n} est la somme des coefficients d'une « diagonale montante » : on part du bord gauche de la ligne nn et l'on remonte d'une ligne en avançant d'un rang. Les sommes de ces diagonales sont 1,1,2,3,5,8,…1, 1, 2, 3, 5, 8, \dots

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