3
(3) Par les points pr´ec´edents,
|Aut(Z/nZ)|=|(Z/nZ)∗|=ϕ(n).
Exercice 4.
Soient m1, m2≥2 deux entiers premiers entre eux, et k1, k2∈Z. On consid`ere
le syst`eme de congruence
(⋆)n≡k1mod m1
n≡k2mod m2
(1) Montrer que si nest une solution du syst`eme (⋆), alors l’ensemble des solutions
du syst`eme (⋆) est la classe de congruence [n]m1m2.
(2) En utilisant une relation de B´ezout entre m1et m2, montrer que le syst`eme (⋆)
a une solution n∈Z.
(3) Retrouver les r´esultats des deux questions pr´ec´edentes en utilisant seulement le
lemme chinois.
(4) Red´emontrer le lemme chinois en utilisant les r´esultats des questions (1) et (2).
(5) R´esoudre le syst`eme de congruences n≡3 mod 7
n≡7 mod 10
Solution.
(1) Si un entier msatisfait le syst`eme de congruence (⋆), alors n−m≡0 (mod mi)
pour i= 1,2. Par cons´equent, il existe k1, k2∈Ztels que n−m=kimipour
i= 1,2, d’o`u k1m1=k2m2. Rappelons le r´esultat ´el´ementaire suivant :
Lemme 1 (B´ezout).Soient a, b, c des entiers tels que a|bc. Si (a, b) = 1, alors
a|c.
D´emonstration. Puisque aet bsont premiers entre eux, il existe une relation de
B´ezout ax+by = 1 pour x, y ∈Z. Soit kun entier tel que bc =ka. En multipliant
la relation de B´ezout par kc, on obtient kc =kcax +kcby =ka(cx +ky) d’o`u
c=a(cx +ky), i.e. a|c.
Comme m1|k2m2et (m1, m2) = 1, on en conclut que m1|k2. Ainsi, n≡m
(mod m1m2).
R´eciproquement, si mest un entier tel que m≡n(mod m1m2), alors m≡n
(mod mi) pour i= 1,2, donc mest une solution de (⋆).
(2) Puisque m1et m2sont premiers entre eux, il existe une relation de B´ezout xm1+
ym2= 1 pour x, y ∈Z. Par cons´equent, on a les congruences
xm1≡0 (mod m1)xm1≡1 (mod m2)
ym2≡1 (mod m1)ym2≡0 (mod m2).
Ainsi, en posant n=k1ym2+k2xm1, on obtient une solution au syst`eme (⋆).