Correction du devoir non surveillé de mathématiques no 5

Terminale S - sp´ecialit´e corrig´e du devoir maison n˚5
Correction du devoir non surveill´e de math´ematiques no5
Exercice 1 :
Partie A
Soit Nun entier naturel, impair non premier.
On suppose que N=a2b2o`u aet bsont deux entiers naturels.
1. Montrons que aet bn’ont pas la mˆeme parit´e, sachant que Nest un nombre entier impair.
Nous allons raisonner par l’absurde et utiliser les congruences modulo 2 :
si aet bsont tous les deux pairs alors a0 (2) et 0 (2). Il s’en suit que a20 (2) et b20 (2).
Ainsi, a2b20 (2), c’est-`a-dire N0 (2). Ce dernier r´esultat contredit le fait que Nest un nombre
entier impair.
si aet bsont tous les deux impairs alors a1 (2) et 1 (2). Il s’en suit que a21 (2) et b21 (2).
Ainsi, a2b20 (2), c’est-`a-dire N0 (2). Ce dernier r´esultat contredit le fait que Nest un nombre
entier impair.
On en d´eduit que aet bn’ont pas la mˆeme parit´e.
2. On reconnaˆıt une identit´e remarquable : N= (ab)(a+b).
On pose p=abet q=a+b. Puisque aet bsont des entiers naturels avec a > b (car N=a2b2est un entier
naturel non nul), pet qle sont aussi.
3. Puisque aet bne sont pas de mˆeme parit´e, il est clair que p=abet q=a+bsont deux entiers impairs.
Partie B
On admet que 250 507 n’est pas premier.
On se propose de chercher des couples d’entiers naturels (a;b)v´erifiant la relation :
(E) : a2250 507 = b2.
1. Soit Xun entier naturel.
a. Restes possibles de Xdans la division euclidienne par 9(modulo 9) et ceux de X2dans la division euclidienne
par 9.
X... (9) 012345678
X2... (9) 014077041
b. On sait que que a2250 507 = b2. D’apr`es le tableau pr´ec´edent, on sait que les restes de b2dans la division
euclidienne par 9sont 0; 1; 4 et 7.
Ainsi, les restes possibles dans la division euclidienne par 9de a2250 507 sont 0; 1; 4 et 7.
Mais, 250 507 = 27 834 ×9 + 1 donc 250 507 1 (9).
Comme, a2=b2+ 250 507, et b20 (9), ou b21 (9), ou b24 (9), ou b27 (9),
il vient a21 (9), ou a22 (9), ou a25 (9), ou b28 (9).
Mais, d’apr`es le tableau pr´ec´edent, modulo 9, un carr´e n’est pas congru `a 2, ni `a 5, ni `a 8. N´ecessairement,
on a a21 (9), c’est-`a-dire que a2a pour reste 1dans la division euclidienne par 9(061<9).
c. On a a21 (8). Par lecture du tableau pr´ec´edent, les restes possibles dans la division euclidienne par 9
de asont 1et 8.Ce sont les seuls cas qui donnent a21 (9).
2. On suppose que le couple (a;b)v´erifie la relation (E) : a2250 507 = b2.
a2=b2+ 250 507
=a2>250 507
=a>250 507 car la fonction racine carr´ee est croissante sur [0 ; +[.
=a>501 car 250 507 500,51 et aest un entier naturel.
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On a donc a>501.
S’il existe un couple du type (501 ; b)solution de (E), alors 5012250 507 = b2494 = b2. Mais
494 n’est pas le carr´e d’un entier naturel !
Ainsi, il n’existe pas de solution `a (E) du type (501 ; b).
3. On suppose que le couple (a;b)v´erifie la relation (E).
a. D’apr`es la question 1. c., a1 (9) ou a8 (9).
Mais 503 = 55 ×9 + 8 avec 068<9donc 503 8 (9) ;
et 505 = 56 ×9 + 1 avec 061<9donc 505 1 (9).
On a donc a1505 (9) ou a8503 (9), ou encore a505 (9) ou a503 (9).
b. eterminons le plus petit entier naturel ktel que le couple (505 + 9k;b)soit solution de (E) :
k= 0 : 5052250 507 = 4 518 mais 4 518 n’est pas le carr´e d’entier naturel.
k= 1 : (505 + 9 ×1)2250 507 = 13 689 = (117)2.
Le couple (505 + 9 ; 117), c’est-`a-dire (514 ; 117) est solution de l’´equation (E).
Partie C
1. a2250 507 = b2a2b2= 250 507.
En utilisant la d´ecomposition de la partie A et le couple solution de la question pr´ec´edente, on obtient
N= (514 117) ×(514 + 117) soit N= 397 ×631
2. 397 et 631 sont premiers entre eux car il s’agit de deux nombres premiers. Il suffit de faire le test de primalit´e (jusqu’`a
397 pour 397 et jusqu’`a 631 pour 631), ou la d´ecomposition en produit de facteurs premeirs pour chacun de ces nombres entiers.
3. Puisque 397 et 631 sont des nombres premiers, il s’agit de la d´ecomposition en produit de facteurs premiers
de 250 507 et elle est unique (exept´ee la d´ecompositon triviale 250 507 = 1 ×250 507).
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