[PDF] 7.6. Lalgorithme de Bézout-Euclide. Soient a > b deux nombres





Previous PDF Next PDF



Terminale S – Spécialité Principales démonstrations 1

q est le quotient et r le reste de la division euclidienne de a par b. Algorithme d'Euclide ... Théorème : Soit n un entier supérieur ou égal à 2.



Programmation sur TI : Algorithme dEUCLIDE Identité de BÉZOUT

Feb 17 2013 Programme n?1 : Algorithme D'EUCLIDE. Début. Variables : A



Linfinité des nombres premiers : La proposition des Éléments d

Si a n'est pas premier il admet un diviseur premier p tel que 2 p a." Théorème 3. Il existe une infinité de nombres premiers. Démonstration. (due à Euclide



PGCD Théorème de Bézout Théorème de Gauss

On trouvera dans l'algorithme 1 une écriture de l'algorithme d'Euclide. Algorithme 1 Algorithme d'Euclide. Variables a b



Algorithme dEuclide

Tout anneau euclidien est principal et tout anneau principal est factoriel Si A est de plus euclidien



7.6. Lalgorithme de Bézout-Euclide. Soient a > b deux nombres

Après avoir utlisé l'algorithme d'Euclide pour calculer le pgcd on monte du bas vers le haut. 7.7. Méthode par substitutions. Nous référons au calcul de pgcd( 



Algorithme dEuclide Table des matières

L'idée sous-jacente à l'algorithme d'Euclide est le résultat suivant. Proposition. Soit a ? b ? 1 deux nombres entiers. Alors les diviseurs communs à a et b 



Exercices de math ECG J

SERIE 11. Théorème de Pythagore - Théorème de la hauteur - Théorème d'Euclide. Théorème d'Euclide. Soit le triangle rectangle ci-dessous :.



Coût de lalgorithme dEuclide et CAPES interne 2000

On a montré : Théorème 2. Dans le modèle à coûts bilinéaires le coût de l'algorithme d'Euclide de calcul du pgcd de a et b (avec a ? b > 0) est majoré par.



Une démonstration du théorème de Thalès (signée Euclide). Soit

Une démonstration du théorème de Thalès (signée Euclide). Soit ABC un triangle et soient M un point de [AB] et N un point de [AC] tels que.



[PDF] Euclidepdf - maths et tiques

Yvan Monka – Académie de Strasbourg – www maths-et-tiques L'ALGORITHME D'EUCLIDE Objectif : Calcul du PGCD de deux nombres par l'algorithme d'Euclide



[PDF] Algorithme dEuclide Table des matières - ENS

Le but de ce document est d'introduire les propriétés les plus élémentaires du PGCD et de l'algorithme d'Euclide tout d'abord de façon très directe 



[PDF] Euclidepdf - Institut de Mathématiques de Bordeaux

Théorème 4 1 Soit N ? 1 On peut exécuter l'algorithme d'Euclide pour deux polynômes de degré inférieur ou égal à N en O(N2) opérations sur le



[PDF] Lalgorithme dEuclide pour calculer le pgcd • Lalgorithme dEuclide

L'algorithme d'Euclide pour calculer le pgcd • L'algorithme d'Euclide-Bézout 2 versions • Le théorème de Bézout et des conséquences MAT1500 1 of 39 Page 2 



[PDF] Euclide (0323-0285 av J-C) [Éléments de géométrie (français

Tous les Théorêmes sont démontrés dans le Supplé- ment du citoyen Peyrard à la manière d'Euclide et en se servant autant qu'il a été possible des propòsi-



[PDF] 159 Algorithme dEuclide dans » Calcul de PGCD et de coefficients

I Algorithme d'Euclide: calcul du Pgcd Th et Def 1(TER): Soient a et b deux entiers naturels non nuls La suite de divisions euclidiennes: de par :



[PDF] 11 Division euclidienne pgcd et algorithme dEuclide

Théorème d'Euclide Il existe une infinité de nombres premiers Pour le prouver faisons un raisonnement par l'absurde Supposons qu'il n'existe qu'un 



[PDF] Euclide-2pdf - APMEP

5 août 2009 · L'examen détaillé de la preuve du théorème de l'hypoténuse (propositions 47 et 48 du Livre I) nous permettra de saisir le changement radical 



[PDF] Algorithme dEuclide - PGCD - Théorèmes de Bézout et Gauss

2 jui 2015 · Division - Algorithme d'Euclide - PGCD - Théorèmes de Bézout et Gauss Exercice 1 Cours 1) Trouver tous les diviseurs de 96



[PDF] Chapitre 1 Autour de lalgorithme dEuclide

Dans ce chapitre on va mettre l'accent sur l'écriture des algorithmes et leur justification (l'al- gorithme se termine et produit le bon résultat) 1 1 Deux 

  • Quel est le théorème d'Euclide ?

    Dans ses Éléments, Euclide démontre que de trois nombres premiers distincts peut se déduire un quatrième. La démonstration se généralise immédiatement à toute énumération finie de nombres premiers. Il déduit que les nombres premiers sont en nombre plus important que toute quantité finie.
  • Comment calculer avec l'algorithme d'Euclide ?

    Le calcul du PGCD de deux entiers positifs a et b utilise l'algorithme d'Euclide, remarquablement général (il fonctionne aussi pour les polynômes) et efficace. Soit r le reste de la division euclidienne de a par b : a = bq + r , r < b.
  • Quels sont les cinq postulats présentés par Euclide ?

    Euclide

    Postulat 1 : Par deux points distincts, il passe une droite et une seule.Postulat 2 : Tout segment est prolongeable en une droite.Postulat 3 : Deux points distincts étant donnés, Postulat 4 : Tous les angles droits sont égaux entre eux.Postulat 5 :
  • 2 Remontée de l'algorithme d'Euclide
    En effectuant les divisions euclidiennes successives de an par an+1, on construit ainsi deux suites (an)n et (bn)n d'entiers : La suite (an) est celle des restes successifs des divisions euclidiennes : an+2 est le reste de la division euclidienne de an par an+1.

7.6.L"algorithme de Bézout-Euclide.Soienta > bdeux nombres naturels. Sib= 0alors

pgcd(a,b) = pgcd(b,r), par lemme 7.2. C"est une étape dans l"algorithme d"Euclide pour calculer lepgcd(a,b). Nous n"avons par montré ce lemme encore, car nous voulons faire un peu plus! Lemme 7.3.Soienta > bdeux nombres naturels etd= pgcd(a,b).

Sib= 0alorspgcd(a,b) =aetd= 1·a+ 0·b.

(i) Alorsd= pgcd(a,b) = pgcd(b,r). (ii) Sid=sb+tr, pour deux entierss,t, alorsd=ta+ (s-tq)b. Ou en mots : si on peut écriredcomme une combinaisonZ-linéaire debetr, alors on peut aussi écriredcomme une combinaisonZ-linéaire deaetb. Démonstration.(i) Soitn≥1un diviseur deb. Sin|a, alors aussin|(a-qb)etn|r. par contre si n|r, aussid|(qb+r)etn|a. En mots :nest diviseur en commun deaetbsi et seulement sinest diviseur en commun debetr. En particulier,pgcd(a,b) = pgcd(b,r). (ii) Par substitution d=sb+tr=sb+t(a-qb) =ta+ (s-tq)b. Ce lemme nous donne par récurrence un façon de trouver deux entierss,ttel quesa+tb=

pgcd(a,b). Après avoir utlisé l"algorithme d"Euclide pour calculer le pgcd, on monte du bas vers le

haut.

7.7.Méthode par substitutions.Nous référons au calcul depgcd(1351,1064). On avait :

1351 = 1·1064 + 287

1064 = 3·287 + 203

287 = 1·203 + 84

203 = 2·84 + 35

84 = 2·35 + 14

35 = 2·14 + 7

14 = 2·7 + 0.

55
56

Ce qui donne

287 = 1351-1·1064

203 = 1064-3·287

84 = 287-1·203

35 = 203-2·84

14 = 84-2·35

7 = 35-2·14

0 = 14-2·7.

En commençant par

7 = 35-2·14,

on monte successivement dans la chaîne des divisions-avec-restes d"Euclide. On substitue le reste obtenu dans l"étape avant, puis on fait une réarrangement des termes, et on obtient une autre combinaisonZ-linéaire. En exemple : On substitue14 = 84-2·35dans7 = 35-2·14,puis on réarrange, et on obtient

-2·84+5·35. Et on continue. Voir aussi [R, Exemple 1,p. 129], pour cette méthode-par-substitutions.

Explicitement :

7 = 35-2·14 = 35-2·(84-2·35) =

=-2·84 + 5·35 =-2·84 + 5·(203-2·84) = = 5·203 + (-12)·84 = 5·203 + (-12)·(287-203) = = (-12)·287 + 17·203 = (-12)·287 + 17·(1064-3·287) = = 17·1064 + (-63)·287 = 17·1064 + (-63)(1351-1064) = = (-63)·1351 + 80·1064. En effet(-63)·1351 + 80·1064 =-85113 + 85120 = 7est la combinaisonZ-linéaire cherchée.

7.8.Méthode de Bézout.Nous préférons une autre méthode. Cette méthode commence en haut

avec deux combinaisonsZ-linéaire triviales. On descend à droite du "=" selon l"algorithme d"Euclide,

et on fait les mêmes soustractions à gauche du "=", pour maintenir le=. En exemple : On commence avec les deux combinaisonsZ-linéaires de1351et1064triviales :

1·1351 + 0·1064 = 1351

0·1351 + 1·1064 = 1064

57

Parce que287 = 1351-1064on a aussi

287 = 1351-1064

= [1·1351 + 0·1064]-[0·1351 + 1·1064] = (1-0)·1351 + (0-1)·1064. D"où une autre combinaisonZ-linéaires de1351et1064:

1·1351 + 0·1064 = 1351

0·1351 + 1·1064 = 1064

1·1351 + (-1)·1064 = 287

Parce que1064-3·287 = 203on a aussi

203 = 1064-3·287

= [0·1351 + 1·1064] + (-3)·[1·1351 + (-1)·1064] = (0-3)·1351 + (1 + (-3)(-1))·1064.

D"où

1·1351 + 0·1064 = 1351

0·1351 + 1·1064 = 1064

1·1351 + (-1)·1064 = 287

(-3)·1351 + (4)·1064 = 203

On répète et on obtient :

1·1351 + 0·1064 = 1351

0·1351 + 1·1064 = 1064

1·1351 + (-1)·1064 = 287

(-3)·1351 + (4)·1064 = 203 (4)·1351 + (-5)·1064 = 84 (-11)·1351 + (14)·1064 = 35 (26)·1351 + (-33)·1064 = 14 (-63)·1351+ (80)·1064=7

Et voilà : la dernière ligne qui correspond au dernier reste non-zéro donne notre réponse : on a

écrit lepgcd(a,b)comme une combinaisonZ-linéaires deaetb. Je vois cet algorithme (appelé

l"algorithme de Bézout) comme l"algorithme de Euclide (la partie droite du "=") renforcé par de

l"administration ( (la partie gauche du "=") . Ça donne aussi une preuve constructive du théorème

58

suivant de Bézout! C"est presque toujours le cas : si on doit calculer quelque chose avec des entiers,

l"algorithme de Bézout/Euclide joue un role. Théorème 7.6(Bézout).Soientn,mdeux entiers avecd= pgcd(n,m).

Alors il existe des entierss,ttel quesn+tm=d.

Démonstration.Sans perte de généralité on peut supposer quenetmsont des nombres naturels.

Sim= 0, alors1·n+ 0·m=d, sin≥0et-1·n+ 0·m=d, sin <0. Et le résultat est vrai. Sim >0: l"algorithme de Bézout fonctionne pour calculer telssett. Remarque.On peut aussi donner une preuve par induction. Faire ça! Une variation en terme d"existence de solutions entières des équations linéaires. Théorème 7.7.Soienta,b,ctrois nombres entiers. Posonsd= pgcd(a,b).

Considérons l"équation

ax+by=c.

Il est possible de résoudre cette équation avec des entiers (c.-à-d. de trouver deux entiersxetytels

que l"équation est satisfaite) si et seulement sid|c. Démonstration.Supposons deux entiersx,yexistent tels queax+by=c. On ad|aetd|bdonc aussid|(ax+by)et nécessairementd|c. Par contre, supposonsd|c. Alors il existe un entierntel quec=dn. Par le théorème de Bézout ils existent deux entierss,ttels qued=as+btdoncc=dn=a(sn)+b(tn). Et on voit que le pair x=snety=tnforme une solution de l"équation.

Remarque.En algèbre linéaire on étudie la question si (et comment) on peut résoudre les équations

linéaires, si les coefficients et les solutions sont éléments d"un corps, par exempleQ. Par exemple

avec la méthode de Gauss il est essentiel qu"on peut diviser. Dans notre cas nos coefficients et

solutions doivent être dansZ, qui n"est pas un corps (car on ne peut pas diviser en général).

Pour notre équation on peut facilement trouver une solution dansQgénéralement. Par exemple sia?= 0, prends pouryun entier quelconque, et puis pourx=c-bya . Mais il faut bien choisiry pour quex?Zaussi, et ça n"est pas toujours possible. Remarque.Soienta,b,ctrois entiers. Posonsd= pgcd(a,b). Considérons l"équationax+by=c,et supposonsd|c

(i) Le théorème nous dit seulement qu"il y a une solution entière. Mais la preuve nous donne la

suggestion comment trouver une solution : Commence par trouver deux nombres entiersn,mtels quean+bm=d, par l"algorithme de Bézout/Euclide. Il existe un entierqtel queqd=c. Donca(qn) +b(qm) =qd=c, et on peut prendrex=qnety=qm. (ii) Il y a d"autres solutions que la solution(x,y)trouvée dans (i). Il existe deux entiersa?et b ?tels quea?d=aetb?d=b, etxa?+yb?= 1(doncpgcd(a,b) = 1) (pourquoi?). Soith?Z quelconque. Posonsx?=x+b?hety?=y-a?h. Alors ax ?+by?=a(x+b?h) +b(y-a?h) =ax+by+ (a?db?h-b?da?h) =c; alors(x?,y?)est aussi une solution entière de l"équation. 59

7.9.Conséquences théoriques et pratiques.Sans doute vous connaissez la propriété suivante

d"un nombre premierp: Sipdivise un produit de deux nombres entiers, alorspdivise l"un ou l"autre (ou tous les deux). Aussi, vous savez probablement que chaque nombre naturel est le produit de nombres premiers,etque ce produit estessentiellement unique. Est-ce que vous avez jamais vu une preuve de ces résultats (autre que"le prof (ou le livre) le dit, donc c"est vrai")?

Pour montrer ces résultats il faut utiliser le théorème de Bézout!! Je ne connais aucune autre

méthode. Donc c"est déjà une raison pourquoi ce théorème est très important et utile, et mérite

d"être bien connu par vous. Théorème 7.8.(i) Soienta,b,ctrois entiers tels quea|bcetpgcd(a,b) = 1. Alorsa|c. (ii) Soitpun nombre premier tel quep|bc. Alorsp|boup|c.

Démonstration.(i) Voir aussi [R, p.130, lemme 1]. Par le théorème de Bézout, th. 7.6, ils existent

deux entierss,ttels quesa+tb= 1. Donc on a aussisac+tbc=c. Par hypothèse il existe aussi un nombre entierutel queau=bc. Donc en substituant on obtientc=sac+tau= (sc+tu)a, ce qui montre quea|c. (ii) Si le nombre premierpne divise pasbalors le plus grand diviseur en commun est1. Donc l"hypothése de (i) est satisfaite et on peut conclure.

Avec plus de facteurs :

tel quep|ni.

Voir aussi [R, p.130, lemme 2].

Exercice7.1.Soienta,b,ctrois entiers. Posonsd= pgcd(a,b); il y a donc deux entiersa?,b?tels quea?d=a,b?d=b. Et supposonsd|c. Supposons aussiax+by=c,etax?+by?=cpour deux pairs d"entiers(x,y)et(x?,y?). Utiliser le théorème pour montrer qu"il existe un entierh?Ztel que(x?-x) =b?het(y?-y) =-a?h. Pourquoi peut-on conclure que la méthode de la remarque précédente produittousles solutions entières de l"équationax+by=c?

7.10.Factorisation unique.N"importe quel nombre natureln >1s"écrit comme un produit

de nombres premiers, disonsn=p1p2...ps, comme nous avons déjà montré avec une preuve par

induction généreuse. Aprés un réarrangement des facteurs, si nécessaire, on peut supposer que

p Après, l"expression devientunique. Voir aussi [R, p.105, th. 2 et p.130-131] e Théorème 7.9.Soitn >1un nombre naturel. Sin=p1p2...psetn=q1q2...qtsont deux Démonstration.Commençons par remarquer que sin=p1p2...ps, alors chaquepiest un diviseur den. Et sipest un nombre premier, alorspn"a pas de diviseur>1saufp. Donc la seule factorisation 60

première est trivialement :p=p. Nous allons montrer l"unicité de la factorisation par induction

généreuse. Le début. Pourn= 2il n"y a qu"une seule factorisation, car2est un nombre premier. Sin+ 1est premier, il y a une seule factorisation, comme déjà remarqué. Supposonsn+ 1est composé etn+ 1 =p1p2...ps=q1q2...qtsont deux factorisations ordonnées. Lespietqjsont tous des nombres premiers qui divisentn. Soitp≥2le plus petit nombre premier qui divisen. Alorsp|p1p2...psimpliquep=pipour uni, par cor.7.2. Par minimalité nécessairementp=p1. Et de même façonp=q1. Doncp1=q1. Nous avons supposé quen+ 1n"est pas premier, donc si seule factorization. C"est à direp2=q2,p3=q3..... Donc aussi les deux factorisations den+ 1 coïncident. Par induction généreuse on conclut que l"unicité de la factorisation première est vraie. Remarque.Soitn >1alors on peut aussi écrireuniquement n=pa11pa22...pass, oùp1< p2< ... < pssont des nombres premiers et lesaides nombres naturels.

7.11.Une autre manière de calculer lepgcdet leppcm.En général, trouver une factorisation

première est très laborieux. Mais si on a déjà factorisénetmon peut facilement calculerpgcd(n,m).

Théorème 7.10.Supposonsn=pa11pa22...pass,etm=pb11pb22...pbss,oùp1< p2< ... < ps, les a i≥0et lesbi≥0. Alors pgcd(n,m) =pc11pc22...pcss, et ppcm(n,m) =pd11pd22...pdss, oùciest le minimum de{ai,bi}etdiest le maximum de{ai,bi}. Démonstration.Voir aussi [R, p. 110] Ce résultat suit de l"observation qu"un nombre naturelr= p Remarque.Probablement on "savait ça" déjà, sans avoir vu une vraie preuve! Maintenant vous

pouvez utilisez ce résultat à votre guise dans vos propres preuves, car c"est montré. Est-ce que vous

"connaissez" d"autres faits à propos des entiers qui sont encore sans preuve (voir aussi §7.19 plus

tard)!? Exemple7.3.Lepgcddem= 203571111etn= 223372111est203371111et leppcmest223572111.

Corollaire 7.3.Sinetmsont positifs, alors

n·m= pgcd(n,m)·ppcm(n,m)

Démonstration.Voir aussi [R, p. 111]. Ça suit du théorème, carai+bi= Min{ai,bi}+Max{ai,bi}.

Donc pour calculerppcm(n,m)il suffit de calculerpgcd(n,m). 61

7.12.Vérifier si un nombre est premier.Donné un nombre natureln >1, il est un travail

laborieux de tester sinest un nombre premier ou pas. Mais le théorème suivant aide un peu. Théorème 7.11.Soitn >1un nombre naturel tel quep? |npour chaque nombre premierptel Démonstration.Soitn=p1p2...psune factorisation, où chaquepiest premier et par hypothèse p

2i> n. Nous allons présenter une preuve par contradiction. Supposonsnn"est pas premier, alors

s≥2et n

2=p21p22...p2s> ns≥n2.

Quen2> n2est une contradiction. Donc on conclut quenest premier.

11et aucun divise113.

7.13.Il existe une infinité de nombres premiers.Nous allons présenter la fameuse preuve

par l"absurde d"Euclide du théorème qu"ll existe une infinité de nombres premiers. Théorème 7.12.Il existe une infinité de nombres premiers. Démonstration.Supposons qu"il existeseulementun nombre fini, disonsN, de nombres premiers. Soientp1,p2,p3,...,pNces nombres premiers (parmi eux se trouvent bien sûr2,3,5,7,11.)

Considérons le très grand nombre

n= 1 + (p1·p2·p3···pN-1·pN). Comme pour chaque nombre naturel, il existe un nombre premierpqui divisen. Ce nombre premierpse trouve nécessairement sur la liste de de tous les nombres premiers plus ne divise pasn, car il y aura un reste1après division parpi.

AlorspdivisenETp=pine divise pasn. C"est absurde.

On conclut que l"hypothèse qu"il existe seulement un nombre fini de nombres premiers est fausse! Le théorème est donc vrai, car c"est l"opposé de cette fausse hypothèse.

Remarque.La preuve par l"absurde que⎷2n"est pas une fraction était aussi déjà donnée par

Euclide (et autres avant lui), voir[R, ex. 15, p. 164].

7.14.Représenter un entier sur une autre base que10.Nous avons l"habitude d"écrire les

entiers en forme décimale. Par exemple,12054veut dire4unités +5dix +0cent +2mille +1 dix-mille.

12054 = 1·104+ 2·103+ 0·102+ 5·101+ 4·100.

On peut aussi utiliser une base autre que10, par exemple les bases2et16sont utilisées en informatique. Voir [R, p. 121, 122]. Soitb >0la base choisie, alors on peut écrire n"importe quel nombre naturelnsur la forme n= [cscs-1...c1c0]b=csbs+cs-1bs-1+...+c1b1+c0b0, et chaque "chiffre"ciest plus petit queb. 62
Possiblement il faut inventer des notations pour les chiffres! Par exemple, pour base16on utilise les16chiffres

0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E

(A= 10,B= 11,C= 12,D= 13,E= 14,F= 15). Par exempleN= [2AE0B]16signifie dans notre notation décimale usuelle le nombre N= 2·164+ 10·163+ 14·162+ 0·161+ 11·160= 175627. Comment écrire un nombreNsur la baseb >1? Avec division-avec-reste parbrépété! Et cetera. On arrête dès queqidevient0. Alors

N= [cscs-1...c1c0]b.

Exemple, sib= 16etN= 357911.

357911 = 22368·16 + 11

22368 = 1398·16 + 0

1398 = 87·16 + 6

87 = 5·16 + 7

5 = 0·16 + 5

Donc

357911 = [5760B]16.

Exemple7.5.Soitb >0etn= [cscs-1...c1c0]b. Alorsb|nsi et seulement si le dernier chiffrec0est

0. Sur baseb= 7le nombren= [55563450]7= 4805661est divisible par7. Facile à voir dans la

représentation de base7(dernier chiffre est0) mais pas si facile de voir en forme décimale.

7.15.Conséquences pourZ/mZ.Souvent dans les mathématiques on doit résoudre des équations

linéaires "modulom". Le suivant est une version "modulom" du th.7.7. Théorème 7.13.Fixons trois nombres entiersa,b,met supposonsm >0. Considérons l"équation ax≡mbouax≡bmodm. Mettonsd= pgcd(a,m). On peut trouver un entierxqui satisfait cette équation si et seulement sid|b. Démonstration.Supposons d"abord que pourx?Zon aax≡b( modm).Alorsm|(ax-b)et il existe un entierctel queax-b=cm. On a qued|aetd|met on conclut qued|(ax-cm)etd|b. 63
Par contre supposonsd|b, donc il existe un entierctel queb=cd. Par le théorème de Bézout, th. 7.6, ils existent des entierss,ttels quesa+tm=d; et donc aussicsa+ctm=cd=b. Alors csa-best divisible parmet csa≡mb.

Alorsx=cssatisfait l"équation.

Exemple7.6.La preuve suggère même une méthode pour trouver une solution. Considérons l"équa-

tion

1351x≡21 mod 1064

peut-on résoudre modulo1064? Heureusement, nous avons déjà calculé quepgcd(1351,1074) = 7,

et7divise effectivement la partie droite21: une solution existe! Pour trouver une solution, on commence par trouvers,tpar la méthode de Bézout, tels que s1351 +t1064 = 7. Ce que nous avons aussi déjà fait! (-63)·1351 + 80·1064 = 7 donc en multipliant par3: (-3·63)·1351 + (3·80)·1064 = 3·7 = 21 et (-3·63)·1351≡21 mod 1064 Doncx=-3·63 =-189est une solution. Si on veut une solution positive on ajoute1064, c.-à-d., x=-189 + 1064 = 875est aussi une solution.

Par contre l"équation

1351x≡29 mod 1064

on ne peut pas résoudre, car7ne divise pas29! Corollaire 7.4.Soitmun entier positif, eta,b,cdes entiers. Siac≡bcmodmetpgcd(c,m) = 1, alorsa≡bmodm. Démonstration.Voir [R, p.131, Th. 2]. Par Bézout, ils existentsetttels quesm+tc= 1, donc tc≡1 modm. Donc siac≡bcmodmon a aussiatc≡btcmodmeta≡bmodm. Remarque.Sia,b,csont trois entiers etac=bc. On ne peut pas conclure quea=b, sauf si on sait quec?= 0. Soitmun entier positif, eta,b,cdes entiers. Siac≡bcmodmetpgcd(c,m) = 1, alorsa≡

bmodm. On a vraiment besoin de l"hypothèse quepgcd(c,m) = 1. Par exemple :1·2≡3·2 mod 4

mais1?≡3 mod 4(etpgcd(2,4) = 2?= 1).

7.16.Le petit théorème de Fermat.15Mentionnons sans preuve le "petit théorème de Fermat".

Théorème 7.14(Fermat).Soitpun nombre premier etaun entier. Alors a

p≡pa.15. Cette sous-sectionn"est pas obligatoireet ne fait pas partie de la matière examinée.

64
Voir [R, p. 137]. Une preuve sera donné dans le cours MAT2600, la théorie des groupes. Pour

vous c"est seulement une curiosité sans doute. Mais c"est à l"origin de beaucoup d"applications, par

exemple pour une communication secure entres les banques.

Exemple7.7.Le nombre11est premier.

14

En effet. Nous n"avions pas besoin de calculer1411et puis calculer le reste après division par11. Le

calcul modulaire est beaucoup plus agréable que le calcul ordinaire. Les nombres impliqué restent

petits! Et ce théorème aide beaucoup pour calculer les hautes puissances.

7.17.La fonction "reste-modulo-m".Soitm >0etaun entier. Soitrle reste deaaprès

àaest vraiment unefonctionavec domaineZet avec codomaine les nombres naturels entre0et m-1. On devrait écrire quelque chose comme

Reste-après-division-par-m(a) =r,

mais pour des raisons historiques on écrit(amodm) =r,ou même r=amodm, voir aussi [R, p. 111]. Aussimodest un bouton sur certaines calculatrices, qui calcule le reste- modulo-m. Malheureusement ça introduit possiblement une confusion avec la notation r≡amodm pour la relation d"équivalencer≡ma! Mais il y a des liens. seulement si(amodm) = (bmodm).

7.18.Le théorème chinois.16

Exemple7.8.Un problème très classique est de trouver un nombreNqui est congru à2 mod 3, à

3 mod 5et à2 mod 7simultanément!

L"idée d"unebasede l"algèbre linéaire s"applique ici aussi. Trouvons d"abord unn1tel que n

1≡1 mod 3,n1≡0 mod 5,n1≡0 mod 7;

puis unn2tel que n

2≡0 mod 3,n2≡1 mod 5,n2≡0 mod 7;

et unn3tel que n

3≡0 mod 3,n3≡0 mod 5,n3≡1 mod 7.

Soienta,b,cquelconques et posonsn=an1+bn2+cn3, alors

n≡amod 3,n≡bmod 5,n≡cmod 7.16. Cette sous-sectionn"est pas obligatoire, et ne fait pas partie de la matière examinée.

65
Donnons les raisons. Par exemple,n1≡1 mod 3, doncan1≡amod 3. Puisn2≡0 mod 3et n

3≡0 mod 3, donc(bn2+cn3)≡0 mod 3.Et doncn=an1+bn2+cnc≡amod 3. Pareil pour

les deux autres congruences.

Donc il suffit de trouvern1,n2etn3.

On remarque quen1est multiple de5et de7, donc un multiple de5·7, disonsn1= 5·7·q1. On doit encore trouverq1tel quen1= 5·7·q1≡1 mod 3. On a que5·7 = 35et3sont relativement premier, donc on peut trouverq1pas Bézout. On voit queq1=-1fonctionne, car-35≡1 mod 3.

Donc prenonsn1=-35.

De façon analogue : prenonsn2= 21etn3= 15. Le nombre cherché au début est alors2n1+

3n2+2n3= 23. Ce n"est pas la seule solution, parce que par exemple23+3·5·7fonctionne aussi.

On obtient du même façon le suivant.

Théorème 7.15(Théorème Chinois).Soientm1,m2,m3trois nombres naturels positifs, qui sont deux à deux relativement premier. (i) ls existentn1,n2,n3tels que n

1≡1 modm1,n1≡0 modm2,n1≡0 modm3;

n

2≡0 modm1,n2≡1 modm2,n2≡0 modm3;

n

3≡0 modm1,n3≡0 modm2,n3≡1 modm3.

Soienta1,a2,a3fois nombres entiers. Alors pourN=an1+bn2+cn3on a (ii) Il y a un seul nombre naturelntel quen≡a1modm1,n≡a2modm2,n≡a3modm3,et n=Nmod (m1m2m3).

Démonstration.Voir [R, p. 134].

(i) Par hypothèsepgcd(m1,m2·m3) = 1, donc par Bézout il existeq1,s1tels que q

1m2m3+s1m1= 1.

Prenonsn1=q1m2m3.Alorsn1≡0 modm2,n1≡0 modm3etn1= 1-s1m1≡1 modm1. On trouve ainsi aussin2etn3. Et parce quebn2+cn3≡0 modn1etn1≡1 modn1on obtient

N=an1+bn2+cn3≡amodn1.

Et de même pour les deux autres congruences.

0 modm1,m≡0 modm2,m≡0 modm3,oumest divisible parm1,m2etm3, donc par leur

plus petit multiple, qui estm1m2m3, car ils sont deux à deux relativement premiers. Mais aussi 66

7.19.Dérivation des propriétés bien-connues deNà partir des propriétés essentielles.17

Rappelons :

Les propriétés considéréesessentiellesde l"ensemble des nombres naturelsN={0,1,2,3,...,n,n+

1,...}sont les suivantes :

(1) Chaque nombre naturelna un uniquesuccesseurdansN, notén+ 1.quotesdbs_dbs43.pdfusesText_43
[PDF] exercice relation métrique

[PDF] structure géométrique des molécules

[PDF] conflits entre parents et adolescent

[PDF] theorie de vsepr pdf

[PDF] géométrie des molécules exercices

[PDF] relation parents adolescent aujourd'hui

[PDF] structure électronique des molécules mpsi

[PDF] communiquer avec un adolescent

[PDF] communication parents adolescent

[PDF] comment structurer un service communication

[PDF] l'importance des parents dans la famille

[PDF] quel est le role des parents dans la famille

[PDF] la parentalité définition

[PDF] qu'est ce que la parentalité aujourd'hui

[PDF] qu'est ce que la parentalité