Aller au contenu

Feuille d'entraînement Olympiades 11

Exercice 1 (National 2011)

Soit \(n\) un entier naturel non nul : \(n\) est dit S-atteignable si et seulement si il existe \(n\) entiers relatifs \(x_1, x_2,...,x_n\) vérifiant les trois conditions suivantes :

  1. \(x_i= \pm i\) pour tout \(i\) dans \(\left\{1;2;...;n \right\}\).

  2. Pour tout \(j\) dans \(\left\{1;2;...;n \right\}\), \(x_1+x_2+...+x_j\) est dans \([0;n]\). C'est à dire que les sommes partielles à partir de \(x_1\) restent dans \([0;n]\).

  3. \(x_1+x_2+...+x_n=n\)

Par exemple 1 est un S-nombre \((x_1=1)\).

  1. Montrer que si \(n \geq 2\) est un S-nombre, alors \(x_1=1\) et \(x_2=2\).

    2 et 3 sont-ils des S-nombres?

  2. Montrer que 4 est un S-nombre, cela d'une seule façon (c'est à dire que les \(x_i\) existent et sont uniques).

  3. Montrer que 5 n'est pas un S-nombre.

    On peut montrer de la même façon que les nombres 6, 7, 8 ne sont pas S-atteignables ; ce résultat est admis.

  4. Montrer que si \(n \geq 3\) est un S-nombre, alors \(x_{n-1}=-n+1\), \(x_n=n\) , \(x_{1}+x_2+...+x_{n-1}=0\).

  5. Le nombre 9 est-il un S-nombre?

    Pour la suite, on rappelle que, pour tout entier naturel m non nul, on a \(1+2+3+...+m=\dfrac{m(m+1)}{2}\).

  6. Montrer que les nombres entiers qui sont des carrés d'entiers sont des S-nombres.

  7. a) Montrer que si \(n\) est un S-nombre, alors \(n(n-1)\) est divisible par 4. En déduire une condition nécessaire sur \(n\) pour que \(n\) soit un S-nombre.

    b) La réciproque de cette condition nécessaire est-elle vraie?

  8. On suppose que \(N \geq 6\) est un S-nombre avec \(x_1=1\), \(x_2=2\), \(x_3=3\). Montrer que \(N+6\) est aussi un S-nombre.

  9. Question non posée le jour de l'épreuve

    Montrer que pour tout entier naturel \(k \geq 5\), les nombres \(4k\) et \(4k+1\) sont des S-nombres.

Exercice 2 (Concours général 1986) - Inégalités

  1. \(u\) et \(v\) étant deux réels, montrer \(|u|+|v| \leq |u + v|+|u - v|\)

  2. \(u_1\), \(u_2\), \(u_3\), \(u_4\) étant 4 réels, montrer que :

\[|u_1|+|u_2|+|u_3|+|u_4| \leq |u_1+u_2|+|u_3+u_4|+|u_1+u_3|+|u_2+u_4|+|u_1+u_4|+|u_2+u_3|\]