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Observer, vérifier, généraliser et prouver:
\[\begin{aligned}
1 \times 2 \times 3 \times 4 + 1 &= (1\times 4 + 1)^2;&
\\
2\times 3 \times 4 \times 5 + 1 &= (2\times 5 + 1)^2;&
\\
3 \times 4 \times 5 \times 6 + 1 &= (3\times 6 + 1)^2;&
\\
4\times 5 \times 6 \times 7 + 1 &= (4\times 7 + 1)^2;&
\\
&\text{etc}\ldots&
\end{aligned}
\]
Corrigé : vérifier
On a bien
\[\begin{aligned}
1\times 2 \times 3 \times 4 + 1 &= 24+1 = 25\;;&
\\
(1\times 4 + 1)^2 &=5^2 = 25.&
\end{aligned}\]
De même
\[\begin{aligned}
2 \times 3 \times 4 \times 5+ 1 &= 121\;;&
\\
(2\times 5 + 1)^2 &=11^2 = 121.&
\end{aligned}\]
Puis
\[\begin{aligned}
3 \times 4 \times 5 \times 6 + 1 &= 361\;;&
\\
(3\times 6 + 1)^2 &=19^2 = 361.&
\end{aligned}\]
Enfin
\[\begin{aligned}
4 \times 5 \times 6 \times 7 + 1 &= 841\;;&
\\
(4\times 7 + 1)^2 &=29^2 = 841.&
\end{aligned}\]
Corrigé : généraliser
Si l'on note $n$ le premier facteur à gauche ($n$ étant donc un entier naturel non nul), il semblerait que
\[n(n+1)(n+2)(n+3) + 1 = \left(n(n+3)+1\right)^2.\]
Corrigé: prouver
Pour le prouver, développons chaque membre de cette égalité supposée :
\[\begin{aligned}
&n(n+1)(n+2)(n+3) +1&
\\
&=(n^2+n)(n+2)(n+3)+1&
\\
&=(n^3+2n^2+n^2+2n)(n+3)+1&
\\
&=(n^3+3n^2+2n)(n+3)+1&
\\
&=n^4+3n^3+3n^3+9n^2+2n^2+6n + 1&
\\
&=\boxed{n^4+6n^3+11n^2+6n+1}.&
\end{aligned}\]
D'autre part
\[\begin{aligned}
&\left(n(n+3) + 1\right)^2&
\\
&=\left(n(n+3)\right)^2 + 2n(n+3) + 1^2&
\\
&=n^2(n+3)^2 + 2n^2 + 6n + 1&
\\
&=n^2(n^2 + 6n + 9) + 2n^2 + 6n + 1&
\\
&=n^4 + 6n^3 + 9n^2 + 2n^2 + 6n + 1&
\\
&=\boxed{n^4 + 6n^3 + 11n^2 + 6n}.&
\end{aligned}\]
Les écritures développées sont égales, donc ces expressions sont bien égales pour tout entier naturel $n$.
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