Comme je suis de bonne humeur, je vais quand même répondre au sujet du troisième :
Solution :
Soit f une fonction définie sur IN et à valeurs dans IN, croissante, et telle que f(mn)=f(m)f(n) pour tout m et n de IN, et f(2)=2.
On montre d'abord, avec très grande facilité, que f(0)=0 et que f(1)=1.
Montrons par récurrence forte que f(n)=n.
- Initialisation : f(0)=0
- Hérédité : supposons la propriété f(i)=i vraie pour tout 0<=i<=n et montrons qu'elle l'est aussi au rang n+1 :
Par disjonction des cas :
Premier cas : si n+1 n'est pas premier.
Alors il existe deux entiers a et b tels que 0<=b<=n et que n+1=(2b+1)2^a.
Ainsi : f(n+1)=f((2b+1)2^a)=f(2b+1)2^a=(2b+1)2^a=n+1
Second cas : si n+1 est premier.
Alors n+1 est impair et est coincé entre deux nombres pairs, n et n+2, soit 2k et 2(k+1), et on voit bien que 0<=k<=n.
Donc par croissance de f : f(2k) <= f(n+1) <= f(2(k+1))
<=> 2f(k) <= f(n+1) <= 2f(k+1)
<=> 2k <= f(n+1) <= 2(k+1)
<=> n <= f(n+1) <= n+2
Et là on doit bien conclure que f(n+1)=n+1 (strictement croissante, la fonction, n'est-ce pas ?)
Ainsi, dans tous les cas, on arrive à propager la propriété au rang n+1.
Par suite, la propriété f(n)=n est vraie pour tout entier.
Cela veut dire que la fonction f est l'identité sur IN.