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Fiche N° 06Chapitre 6 — Divisibilité et congruences
Divisibilité dans ℤ, division euclidienne, congruences

Chapitre 6 — Divisibilité et congruences

12 EXERCICES
Nom — Prénom
Classe
Date
Niveau →
BAC Expertes
★
Niveau 1 — FacileEx. 1 à 3
Ex.1Divisibilité — définition et propriétés★4 pts
a|b si ∃k∈ℤ, b=ka · a|b et a|c → a|(b+c)
  1. Montrer que 6|42 et 6|18, en déduire 6|60.
  2. Si 7|a, montrer que 7|(3a²+14a).
Réponse  
Ex.2Division euclidienne★4 pts
Effectuer la division euclidienne de a par b et vérifier.
  1. a=347, b=12
  2. a=−50, b=7
  3. a=1001, b=37
Réponse  
Ex.3PGCD — algorithme d'Euclide★4 pts
Calculer le PGCD par l'algorithme d'Euclide.
  1. PGCD(252, 198)
  2. PGCD(1071, 462)
Réponse  
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Fiche N° 06
★★
Niveau 2 — IntermédiaireEx. 4 à 6
Ex.4Congruences — définition★4 pts
a ≡ b [n] si n|(a−b)
  1. Vérifier : 37 ≡ 7 [10]
  2. Calculer 2025 [7]
  3. Calculer 3100 [4]
Réponse  
Ex.5Propriétés des congruences★★4 pts
a≡b et c≡d [n] → a+c≡b+d et ac≡bd [n]
  1. Montrer que 112n ≡ 1 [10] pour tout n.
  2. Calculer 7100 [5].
Réponse  
Ex.6Critères de divisibilité★★4 pts
Utiliser les congruences pour montrer :
  1. Un entier est divisible par 9 ssi la somme de ses chiffres l'est.
  2. Un entier est divisible par 11 ssi la somme alternée de ses chiffres l'est.
Réponse  
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Fiche N° 06
★★
Niveau 2 — IntermédiaireEx. 7 à 9
Ex.7Équations de congruence★★4 pts
Résoudre dans ℤ.
  1. 3x ≡ 1 [7]
  2. 5x ≡ 3 [11]
  3. 4x ≡ 2 [6]
Réponse  
Ex.8Reste de la division★★4 pts
Quel est le reste de 21000 dans la division par 3 ?
  1. Calculer 21 [3], 22 [3], 23 [3], 24 [3].
  2. Trouver la période.
  3. Conclure sur 21000 [3].
Réponse  
Ex.9Démonstration par congruences★★★4 pts
Montrer que n³−n est divisible par 6 pour tout entier n.
  1. Factoriser n³−n = n(n−1)(n+1).
  2. Montrer la divisibilité par 2 puis par 3.
Réponse  
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Fiche N° 06
★★★
Niveau 3 — DifficileEx. 10 à 12
Ex.10Théorème chinois des restes★★★4 pts
Résoudre le système de congruences :
x ≡ 2 [3] et x ≡ 3 [5].
  1. Chercher x=3k+2.
  2. Substituer dans la deuxième congruence.
  3. Donner la solution générale.
Réponse  
Ex.11Représentation décimale★★★4 pts
Un entier N s'écrit aₙaₙ₋₁...a₁a₀ en base 10.
  1. Exprimer N en termes de ses chiffres.
  2. Calculer N [9] en utilisant 10 ≡ 1 [9].
  3. Montrer que N≡0[9] ⟺ somme des chiffres ≡0[9].
Réponse  
Ex.12★ Défi BAC Expertes★★★5 pts
Montrer que pour tout entier n, 72n+1+1 est divisible par 8.
  1. Calculer 71 [8], 72 [8], 73 [8]. Trouver la période.
  2. Calculer 72n+1 [8] selon la parité de 2n+1.
  3. Conclure.
Réponse  
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✅ Maîtrisé
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❓ Non acquis
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ACCÈS LIBRE — Ex. 1 à 6
★
Niveau 1 — Facile Ex. 1 à 3
Ex.1 Divisibilité — définition et propriétés ★
a|b si ∃k∈ℤ, b=ka
→ 1) 42=6×7 et 18=6×3 → 6|42, 6|18 ; 60=42+18=6×(7+3)=6×10 → 6|60
→ 2) 7|a → a=7k ; 3a²+14a=3×49k²+98k=7(21k²+14k) → 7|(3a²+14a)
= 6|60 (démonstration) · 7|(3a²+14a) (démonstration)
Ex.2 Division euclidienne ★
a=bq+r, 0≤r
→ 1) 347=12×28+11
→ 2) −50=7×(−8)+6
→ 3) 1001=37×27+2
= q=28,r=11 · q=−8,r=6 · q=27,r=2
Ex.3 PGCD — algorithme d'Euclide ★
Algorithme d'Euclide
→ 1) 252=198×1+54 ; 198=54×3+36 ; 54=36×1+18 ; 36=18×2+0 → PGCD(252,198)=18
→ 2) 1071=462×2+147 ; 462=147×3+21 ; 147=21×7+0 → PGCD(1071,462)=21
= PGCD=18 · PGCD=21
★★
Niveau 2 — Intermédiaire Ex. 4 à 6
Ex.4 Congruences — définition ★★
a≡b[n] si n|(a−b)
→ 1) 37−7=30=10×3 → 37≡7 [10] vérifié
→ 2) 2025=7×289+2 → 2025≡2 [7]
→ 3) 3≡−1[4] → 3100≡(−1)100=1 [4]
= vérifié · 2025≡2[7] · 3100≡1[4]
Ex.5 Propriétés des congruences ★★
a≡b et c≡d[n] → ac≡bd[n]
→ 1) 11≡1 [10] → 112n≡12n=1 [10] pour tout n
→ 2) 7≡2[5], 2⁴≡1[5], 100=4×25 → 7100≡2100=(2⁴)²⁵≡1²⁵=1 [5]
= démonstration · 7100≡1[5]
Ex.6 Critères de divisibilité ★★
10≡1[9] et 10≡−1[11]
→ 1) 10≡1[9] → 10ᵏ≡1[9] → un nombre ≡ somme de ses chiffres [9], divisible par 9 ssi cette somme l'est
→ 2) 10≡−1[11] → 10ᵏ≡(−1)ᵏ[11] → un nombre ≡ somme alternée de ses chiffres [11]
= démonstration (base 9) · démonstration (base 11)
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ACCÈS PREMIUM — Ex. 7 à 12
★★
Niveau 2 — Intermédiaire (suite) Ex. 7 à 9
Ex.7 Équations de congruence ★★
→ ① 3x≡1[7] : inverse de 3 mod 7 est 5 (3×5=15≡1[7]), donc x≡5[7].
→ ② 5x≡3[11] : inverse de 5 mod 11 est 9 (5×9=45≡1[11]), donc x≡3×9=27≡5[11].
→ ③ 4x≡2[6] : pgcd(4,6)=2 divise 2, solutions existent ; en divisant par 2 : 2x≡1[3], inverse de 2 mod3 est 2, donc x≡2[3], soit x≡2[6] ou x≡5[6].
= ① x≡5[7] ② x≡5[11] ③ x≡2[3] (c-à-d x≡2 ou 5 [6]).
Ex.8 Reste de la division ★★
→ 2¹≡2[3], 2²≡4≡1[3], 2³≡2×1≡2[3], 2⁴≡1[3].
→ La suite des restes est périodique de période 2 : 2impair≡2[3], 2pair≡1[3].
→ 1000 est pair, donc 21000 ≡ 1 [3].
= Le reste de la division de 21000 par 3 est 1.
Ex.9 Démonstration par congruences ★★★
→ n³−n = n(n²−1) = n(n−1)(n+1) : produit de trois entiers consécutifs.
→ Divisibilité par 2 : parmi (n−1) et n, deux entiers consécutifs, l'un des deux est pair, donc le produit est pair.
→ Divisibilité par 3 : parmi trois entiers consécutifs n−1, n, n+1, l'un est nécessairement un multiple de 3.
→ 2 et 3 étant premiers entre eux, le produit n(n−1)(n+1) est divisible par 2×3=6.
= n³−n = n(n−1)(n+1) est toujours divisible par 6, pour tout entier n.
★★★
Niveau 3 — Difficile Ex. 10 à 12
Ex.10 Théorème chinois des restes ★★★
→ x≡2[3] ⟺ x=3k+2 pour un entier k.
→ On reporte dans x≡3[5] : 3k+2≡3[5] ⟺ 3k≡1[5]. Inverse de 3 mod5 est 2 (3×2=6≡1[5]), donc k≡2[5].
→ k=5m+2, donc x=3(5m+2)+2 = 15m+8.
= x ≡ 8 [15] (théorème chinois : solution unique modulo 3×5=15).
Ex.11 Représentation décimale ★★★
→ N = a_n·10n + a_(n−1)·10n−1 + ... + a_1·10 + a_0 = Σ a_i·10i.
→ Comme 10≡1[9], on a 10i≡1i=1[9] pour tout i≥0.
→ Donc N ≡ Σ a_i·1 = Σ a_i [9] : N est congru modulo 9 à la somme de ses chiffres.
→ En particulier N≡0[9] ⟺ Σa_i≡0[9] : c'est la règle de divisibilité par 9 (et par 3, de façon analogue).
= N ≡ (somme de ses chiffres) [9] ; d'où N≡0[9] ⟺ la somme des chiffres est divisible par 9.
Ex.12 ★ Défi BAC Expertes ★★★
→ 7¹≡7[8], 7²≡49≡1[8], 7³≡7×1≡7[8] : période 2, avec 7impair≡7[8] et 7pair≡1[8].
→ 2n+1 est toujours impair (quel que soit n), donc 72n+1 ≡ 7 [8].
→ 72n+1+1 ≡ 7+1 = 8 ≡ 0 [8].
= Pour tout entier n, 72n+1+1 est divisible par 8.
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