DS TS spé Exercice 1 : Divisibilité par 7 Pour savoir si un nombre n est divisible par 7, on sépare le chiffre des unités de n des autres chiffres et on effectue la différence entre le nombre formé par les autres chiffres et le double du chiffre des unités . L'entier n est divisible par 7 si et seulement si cette différence est divisible par 7 1) Appliquer ce critère pour démontrer que 861 est divisible par 7 86−2×1=84=7×12 2) On se propose de démontrer ce résultat pour un nombre de trois chiffres. Soit n un entier dont l'écriture décimale est n = abc avec a ≠ 0 a) Démontrer que n ≡ 2a+3b+c (7) n = 100a+10b+c or 100 = 7×14+2 donc 100 ≡ 2 (7) et 10 ≡ 3(7) donc par compatibilité des congruences avec l'addiciton et la multiplication on en déduit que n ≡ 2a+3b+c (7) b) on appelle m l'entier égal à la différence décrite ci-dessus. Montrer que : m ≡ 3a+b−2c(7) m = 10a+b-2c ≡ 3a+b-2c(7) c) n-3m ≡ 2a+3b+c-9a-3b+6c (7) c'est à dire n-3m≡ −7a+7c (7) or 7 ≡ 0 (7) donc n-3m ≡ 0(7) m+2n ≡ 3a+b-2c+4a+6b+2c (7) c'est à dire m+2n ≡ 7a+7b (7) ≡ 0 (7) d) En déduire que : m≡0(7) ⇔ n≡0(7) m ≡ 0 (7) ⇒ n−3×0 ≡ 0 (7) c'est à dire n ≡ 0 (7) n ≡ 0 (7) ⇒ m+2×0 ≡ 0 (7) c'est à dire m ≡ 0 (7) e) Conclure être congru à 0 modulo 7 signifiant être multiple de 7 l'équivalence de la question précédente justifie la règle de l'exercice sur la divisibilité par 7 Exercice 2 : Diviseurs, Division Euclidienne : les questions sont indépendantes 2 2 1) Trouver tous les couples d'entiers naturels qui vérifient x =y +33 on peut déjà noter que x est supérieur à y 2 2 x −y =33 ⇔ (x−y)(x+y) = 33 donc x+y et x-y sont des diviseurs associés de 33 avec x+y plus grand que x – y donc les diviseurs associés de 33 étant 3 et 11 on obtient : {x+y=33 x−y=1 ou x+y=11 ce qui donne 2 x=34 ou 2x=14 c'est à dire x=17 ou x=7 x−y=3 y=33−x y=11−x y=16 y=4 { { { { { 2) a) Démontrer que si d divise 3n+4 et 9n+5 alors d divise 7 . On citera le théorème utilisé ? On sait que si a | b et a | c alors a divise toute combinaison linéaire de b et c donc ici d divise 3×(3n+4)−(9n−5) = 7 b) Quelles sont les valeurs possibles de d ? d est donc un diviseur de 7 donc d ∈ { -7 ; -1 ; 1 ; 7 } 3) Dans la division euclidienne de deux entiers naturels, le dividende est 63 et le reste est 17. Donner toutes les valeurs possibles du quotient et du diviseur. On a pour q quotient et d le diviseur : 63=dq+17 avec 0≤17<d donc dq=46 d et q sont donc des diviseurs associés de 46 donc : 1×46 ou 2×23 . On peut donc avoir d=46 et q = 1 ou d = 23 et q = 2. 4) On divise un entier naturel n par 152 puis par 147. Les quotients sont égaux et les restes respectifs sont 13 et 98. Quel est cet entier naturel ? n = 152q+13 = 147q+98 donc 5q = 85 d'où q = 17 et donc n = 152*17+13 = 2597 Exercice 3 : 1) Citer les propriétés de compatibilité de la relation de congruence avec l'addition , la multiplication et les puissances . Démontrer la propriété de compatibilité avec l'addition. Facile 3k 2) a) Démontrer que pour tout entier naturel k, on a : 2 3k 2 3 k k 3k 3k = (2 ) = 8 or 8 ≡ 1 (7) donc 2 ≡ 1 (7) ≡ 1 (7) b) Quel est le reste dans la division euclidienne de 16 2009 ≡ 1 (modulo 7) 2009 par 7 ? 2009 16 ≡ 2(7) donc 16 ≡ 2 (7) On considère alors les puissances de 2 : 1 2 ≡ 2 (7) 2 2 ≡ 4 (7) 3 2 ≡ 8 (7) ≡ 1 (7) 2009 d'où comme 2009 = 3*669+2 on a donc 2 le reste recherché est donc 4 3 669 2 2 = (2 ) ×2 ≡ 2 (7) ≡ 4(7) Exercice 4 : 1) Compléter cette table des restes dans la congruence modulo 4. x≡ 2 x ≡ 2 0 0 1 1 2 0 3 1 2 2) Prouver que l'équation 7x −4y = 1 d'inconnue x et y entiers relatifs n'a pas de solution. 2 Raisonnons modulo 4 comme 7 ≡ 3(4) et 4 ≡ 0 (4) si (x ;y) est solution alors 3x ≡ 1 (4) or un entier ayant comme reste dans la division par 4 soit 0 , 1 , 2 , 3 d'après le tableau précédent x ne peut donc être congru qu'à 0 ou 1 modulo (4) et 3x 2 à 0 ou 3 modulo 4 donc il est impossible 2 d'avoir 3x ≡ 1 (4) et l'équation n'a pas de soution 2 3) Résoudre dans ℤ l'équation (x+3) ≡ 1 (mod 4) d'après le tableau on en déduit que x+3 congru à 1 ou à 3 modulo 4 d'où x+3 ≡ 1 (4) donne x ≡ −2 (4) c'est à dire x = −2+4k ( k ∈ ℤ ) x+3 ≡ 3 (4) donne x ≡ 0(4) c'est à dire x = 4k ( k ∈ ℤ ) 2