Absence Entier
1. Énonçons le problème :
Montrer par raisonnement par l'absurde que pour tout $n \in \mathbb{N}^*$, $\sqrt{n + 1} + \sqrt{n} \notin \mathbb{N}$.
2. Supposons par l'absurde que pour un certain $n \in \mathbb{N}^*$, il existe un $k \in \mathbb{N}$ tel que :
$$\sqrt{n + 1} + \sqrt{n} = k.$$
3. Élevons au carré des deux côtés :
$$\left(\sqrt{n + 1} + \sqrt{n}\right)^2 = k^2,$$
ce qui donne :
$$n + 1 + n + 2\sqrt{n(n + 1)} = k^2,$$
soit
$$2n + 1 + 2\sqrt{n(n + 1)} = k^2.$$
4. Isolons la racine :
$$2\sqrt{n(n + 1)} = k^2 - (2n + 1).$$
5. Élevons à nouveau au carré :
$$4 n (n + 1) = \left(k^2 - 2n - 1\right)^2.$$
6. Développons le membre de droite :
$$4 n^2 + 4n = k^4 - 2 k^2 (2n + 1) + (2n + 1)^2.$$
7. Développons le terme carré :
$$(2n + 1)^2 = 4n^2 + 4n + 1.$$
L'équation devient donc :
$$4 n^2 + 4n = k^4 - 4 k^2 n - 2 k^2 + 4 n^2 + 4 n + 1.$$
8. Soustrayons $4n^2 + 4n$ des deux côtés :
$$0 = k^4 - 4 k^2 n - 2 k^2 + 1.$$
9. Réorganisons :
$$k^4 - 4 n k^2 - 2 k^2 + 1 = 0.$$
10. Posons $x = k^2$. L'équation devient une quadratique en $x$ :
$$x^2 - (4 n + 2) x + 1 = 0.$$
11. Calculons le discriminant :
$$\Delta = (4 n + 2)^2 - 4 \times 1 \times 1 = (4n + 2)^2 - 4 = 16 n^2 + 16 n + 4 - 4 = 16 n^2 + 16 n.$$
12. Le discriminant s'écrit
$$\Delta = 16 n (n + 1).$$
13. Les solutions sont
$$x = \frac{4 n + 2 \pm 4 \sqrt{n (n + 1)}}{2} = 2 n + 1 \pm 2 \sqrt{n (n + 1)}.$$
14. On a donc
$$k^2 = 2 n + 1 \pm 2 \sqrt{n (n + 1)}.$$
15. La valeur $k^2$ doit être un entier carré, or $2 \sqrt{n (n + 1)}$ n'est jamais un entier car $n (n + 1)$ est deux entiers consécutifs et donc pas un carré parfait.
16. Conclusion : Il est impossible que $k^2$ soit un entier carré, donc $\sqrt{n + 1} + \sqrt{n} \notin \mathbb{N}$ pour tout $n \in \mathbb{N}^*$.
**Réponse finale :**
$$\boxed{\forall n \in \mathbb{N}^*, \sqrt{n + 1} + \sqrt{n} \notin \mathbb{N}.}$$