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Multiples, diviseurs, division euclidienne
(iii) Par hypothèse, c|a et c|b, donc il existe k,k′∈Ztels que a =kc et b =k′c. Soient alors u,v∈Z.
Les deux égalités précédentes peuvent s’écrire au = (ku)c et bv = (k′v)c par multiplication
des deux membres. En ajoutant membre à membre ces deux égalités, on obtient au +bv =
(ku)c+ (k′v)c= (ku +k′v)c. Puisque ku +k′v∈Z, on en déduit finalement que c|au +bv.
Exercice : Prouver que la somme de :
1. deux nombres impairs consécutifs est un multiple de 4 ;
2. trois entiers consécutifs est un multiple de 3 ;
3. cinq entiers consécutifs est un multiple de 5 ;
4. quatre entiers consécutifs n’est jamais un multiple de 4.
Solution :
1. Soit n∈Z. On note i1=2n+1et i2=2n+3les deux entiers impairs consécutifs. Leur somme Nest alors égale à
N=4n+4=4(n+1). Puisque n+1∈Z, on en déduit que 4|N, c’est-à-dire que Nest un multiple de 4.
2. Pour tout n∈Z, la somme des trois entiers consécutifs n−1,net n+1vaut 3n, qui clairement un multiple de 3.
3. Pour tout n∈Z, la somme des cinq entiers consécutifs n−2,n−1,n,n+1et n+2vaut 5n, qui clairement un multiple
de 5.
4. Pour tout n∈Z, la somme des quatre entiers consécutifs n,n+1,n+2et n+3vaut 4n+6=4(n+1, 5). Or n+1, 5 6∈ Z:
par suite, cette somme ne peut pas être multiple de 4. ♦
Exercice : Montrer que si le nombre n−4 (n∈Z) est multiple de 5, alors n2−1 l’est aussi.
Solution : Puisque n−4est multiple de 5, il existe un entier k∈Ztel que n−4=5k⇔n+1=5k+5⇒(n+1)(n−1) =
5(k+1)(n−1)⇔n2−1=5k′, avec k′= (k+1)(n−1)∈Z. Par définition, n2−1est multiple de 5. ♦
12.2 Division euclidienne dans Z
Théorème 1 (fondamental) : Soient (a,b)∈Z×Z∗. Il existe un unique couple (q,r)∈Z2
tel que a=bq +r, avec 0 6r<|b|.
démonstration :
Unicité : Si a =bq +r=bq′+r′, alors b(q−q′) = r′−r⇒ |b| |q′−q|=|r′−r|<|b| ⇒ 06
|q−q′|<1⇒q=q′car q,q′∈Zet par suite, r =r′.
Existence : Supposons b >0. Soit A ={n∈Z|nb 6a}. A n’est pas vide (en effet, si a 60,
0∈A et si a <0, alors a ∈A), et majoré par max(0, a)(car n 6a/b61
bmax(0, a)6
max(0, a)), donc A admet un plus grand élément que l’on note qA. Soit r =a−qAb. qA∈A
ce qui implique que qAb6a, d’où r >0et qA+1n’appartient pas à A. On en déduit que
(qA+1)b>a⇔qAb+b>a⇔b>a−qAb⇔r<b=|b|, donc 06r<|b|et l’on a
bien a =qAb+r. Si b >0, partir de (a,−b).
Définition 2 : Déterminer qet r, c’est effectuer la division euclidienne de a par b. Dans cette
division, a,b,qet rsont respectivement appelés dividende,diviseur,quotient et reste.