Le¸con 2: Euclide, B´ezout et Gauss
I. Diviseurs et nombres premiers
- Soient a, b ∈Z.On dit que bdivise as’il existe c∈Z tel que a=bc (i.e. si aest un multiple
entier de b).
-bdivise aest souvent not´e b|a.
Voici deux propri´et´es imm´ediates:
- si b|aet b|a0alors b|a+a0.
- si b|aalors quel que soit c∈Z, b|ac.
On note Div(a) l’ensemble des diviseurs de l’entier aet Div+(a) l’ensemble de ses diviseurs positifs.
Pour des entiers a1, a2, . . . , an∈Z on note
Div(a1, . . . , an) = {b∈Z,quel que soit i∈[1, n], b |ai}
l’ensemble des diviseurs communs de a1, . . . , an.
Quelques d´efinitions:
(1) Un entier p∈N est dit premier si p≥2 et Div(p) = {1,−1, p, −p}.
(2) Un entier n∈N\{0,1}est dit compos´e s’il n’est pas premier, i.e. s’il existe des entiers d, d0∈
N, v´erifiant d≥2, d0≥2 tels que
n=dd0.
(3) Les entiers a1, . . . , an∈Z sont dits premiers entre eux (ou ´etrangers) dans leur ensemble si
Div(a1, . . . , an) = {1,−1}.
(4) Les entiers a1, . . . , ansont dits premiers 2 `a 2 (ou ´etrangers 2 `a 2) si pour toute paire d’indices
i, j ∈[1, n] avec i6=jon a
Div(ai, aj) = {1,−1}.
Par exemple, 2,3,8 sont premiers dans leur ensemble mais ne sont pas premiers 2 `a 2.
Voici deux propositions simples et fondamentales (deux petits classiques de l’apprenti math´emati-
cien). Les preuves sont courtes et illustrent deux formes importantes de raisonnement: la preuve
par r´ecurrence forte et la preuve par l’absurde.
Proposition: tout entier naturel n≥2 admet un diviseur premier.
D´emo: par r´ecurrence forte sur n∈N.
- Initialisation: c’est vrai pour n= 2 car 2 est premier.
- Pas de r´ecurrence: supposons vrai pour tout entier a∈[2, n] et consid´erons n+ 1.Si n+ 1 est
premier, n+ 1 est ce diviseur premier. Si n+ 1 est compos´e on a
n+ 1 = dd0
pour certains entiers naturels d, d0avec d≥2, d0≥2.Puisque
d=n+ 1
d0≤n+ 1
2≤n,
par hypoth`ese de r´ecurrence, dadmet un diviseur premier et d`es lors n+ 1 aussi.
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