Démontrer par récurrence pour tout entier naturel $n\ge 1$:
\[1^3 + 2^3 + \cdots + n^3 = \dfrac{n^2(n+1)^2}{4}.\]
Soit $\mathcal P(n)$ la propriété:
\[1^3 + 2^3 + \cdots + n^3 = \dfrac{n^2(n+1)^2}{4}.\]
-
(initialisation.) Si $n=1$, on a $1^3 = 1$ et
\[\dfrac{n^2(n+1)^2}4 = \dfrac{1^2(1+1)^2}{4}=\dfrac 4 4 = 1.\]
$\mathcal P(1)$ est donc vraie.
(Hérédité.)
Supposons que $\mathcal P(n)$ est vraie à un rang $n\ge 1$ quelconque, donc que
\[1^3 + 2^3 + \cdots + n^3 = \dfrac{n^2(n+1)^2}{4}.\]
Montrons que cela entraîne que $\mathcal P(n+1)$ est aussi vraie, c'est à dire que :
\[1^3 + 2^3 + \cdots + n^3 + (n+1)^3 = \dfrac{(n+1)^2(n+2)^2} 4.\]
On a :
\begin{align*}
&1^3 + 2^3 + \cdots + n^3 + (n+1)^3&
\\
&= \frac{n^2(n+1)^2} 4 + (n+1)^3&
\\
&= (n+1)^2\frac{n^2 + 4n + 4} 4&
\\
&= (n+1)^2\left(\frac {n^2} 4 + (n+1)\right)&
\\
&=(n+1)^2\frac{n^2+4n+4} 4&
\\
&=(n+1)^2\frac{(n+2)^2} 4&
\\
&=\frac{(n+1)^2(n+2)^2} 4.&
\end{align*}
Ce qui prouve $\mathcal P(n+1)$.
La propriété $\mathcal P(n)$ est initialisée et héréditaire, donc pour tout entier $n\ge 1$,
$\mathcal P(n)$ est vraie.