Théor`eme 1 : Démonstration : 1. m et n sont premiers entre eux

2007 – 2008 .DM˚4 ( Etude de Net Z) )
.
Classe de Terminale S (Sp´e)
Th´eor`eme 1 :
D´emonstration :
1. met nsont premiers entre eux donc d’apr`es le th´eor`eme de B´ezout, il existe uZet vZtels que
um +vn = 1 donc (ab)um + (ab)vn = (ab) donc (ab)vn =ab(ab)um donc
b+ (ab)vn =a+ (ba)um
2. On pose x=b+ (ab)vn b[n] et x=a+ (ba)um a[m]
xest donc solution du syst`eme : xa[m]
xb[n]
Th´eor`eme 2 :
D´emonstration :
1. On note xet ydeux solutions du syst`eme du th´eor`eme 1.
On a xa[m] et ya[m] donc yx0 [m]
de plus
On a xb[n] et yb[n] donc yx0 [n]
donc n|(yx) et m|(yx) et comme met nsont ´etrangers alors d’apr`es le th´eor`eme de Gauss
yx0 [mn]
2. Si xest une solution du syst`eme alors d’apr`es la question pr´ec´edente, toute solution autre yest telle que
yx0 [mn] et donc yx[mn] .
Th´eor`eme du reste chinois :
D´emonstration :
àD´emontrons que x=u1N1r1+u2N2r2+. . . +ukNkrkest une solution du syst`eme :
Pour tout i[|1, k|] on a P GCD(Ni, ni) = 1
Donc d’apr`es le th´eor`eme de B´ezout, il existe uiZet viZtels que : uiNi+vini= 1
u1N1r1+u2N2r2+. . . +ukNkrk
=u1N1r1+u2N2r2+. . . +uiNiri. . . +ukNkrk
=u1N1r1+u2N2r2+. . . + (1 vini)ri. . . +ukNkrk
=ri+u1N1r1+u2N2r2+. . . viniri. . . +ukNkrk
or u1N1r1+u2N2r2+. . . viniri. . . +ukNkrk0 [ni]
donc pour tout i∈ |1, k|], on a :
u1N1r1+u2N2r2+. . . +ukNkrkri[ni]
Conclusion : x=u1N1r1+u2N2r2+. . . +ukNkrkest une solution du syst`eme.
àD´emontrons si yest une autre solution alors yx[n1n2. . . nk]
Si yest solution du syst`eme alors pour tout i[|1, k|] on a yx0 [ni]
donc pour tout i[|1, k|], ni|(yx) or les nisont premiers deux `a deux donc d’apr`es le Th´eor`eme de Gauss on
an1n2. . . nk|(yx) donc yx[n1n2. . . nk].
àConclusion :
Le syst`eme admet une seule solution xu1N1r1+u2N2r2+. . . +ukNkrk[n1n2. . . nk]
Application :
1. On note xla fortune que peut esp´erer ce dernier s’il d´ecide d’empoisonner le reste des pirates.
Il s’agit donc de trouver xpositif et minimal v´erifiant :
x3 [17]
x4 [11]
x5 [6]
D’apr`es le th´eor`eme du reste chinois,
il existe u1,u2,u3et kdans Ztels que
x3×11 ×6u1+ 4 ×17 ×6u2+ 5 ×17 ×11u3[17 ×11 ×6].
donc x198u1+ 408u2+ 935u3[1122]
Lyc´ee Stendhal, Grenoble -1-
2007 – 2008 .DM˚4 ( Etude de Net Z) )
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Classe de Terminale S (Sp´e)
donc il existe kZtel que
x= 198u1+ 408u2+ 935u3+ 1122k
2. Pour u1on effeftue les divisions euclidienne :
66 = 3 ×17 + 15
17 = 1 ×15 + 2
15 = 7 ×2+1
On a donc
1 = 15 7×2 = 15 7×(17 1×15) = 8 ×15 7×17 = 8(66 3×17) 7×17 = 8 ×66 31 ×17
donc 31 ×17 + 8 ×66 = 1 et on obtient a=31 et b= 8 et donc d’apr`es la d´emonstration du th´eor`eme
chinois : u1= 8
3. Pour u2on effeftue les divisions euclidienne :
102 = 9 ×11 + 3
11 = 3 ×3+2
3 = 1 ×2+1
On a donc 1 = 3 1×2 = 3 1×(11 3×3) = 4 ×31×11 = 4(102 9×11) 1×11 = 4 ×102 37 ×11
donc 4 ×102 37 ×11 = 1 et donc d’apr`es la d´emonstration du th´eor`eme chinois : u2= 4
Pour u3on effeftue les divisions euclidienne :
187 = 31 ×6+1
On a donc 1 = 187 31 ×6 donc 1 ×187 31 ×6 = 1 et donc d’apr`es la d´emonstration du th´eor`eme
chinois : u3= 1
4. On a x= 198u1+ 408u2+ 935u3+ 1122k
donc x= 198 ×8 + 408 ×4 + 935 ×1 + 1122k= 4151 + 1122k4151 [1122]
5. 4151 est donc une solution du syst`eme.
Est-ce la plus petite ?
4151 = 1122 ×3 + 785 donc x785 [1122]
La r´eponse au probl`eme est donc 785 pi`eces d’or.
Lyc´ee Stendhal, Grenoble -2-
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