Licence 3Arithmétique

Divisibilité et algorithme d'Euclide

60 min15 exercicesSéquence 1.1Licence 3

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Durée : 60 min

Divisibilité dans Z\mathbb{Z}

1. Définitions

aa divise bb (aba\mid b) si kZ\exists k\in\mathbb{Z}, b=kab=ka.

Propriétés :
- aaa\mid a, 1a1\mid a, a0a\mid0
- aba\mid b et bcb\mid c \Rightarrow aca\mid c (transitivité)
- aba\mid b et aca\mid c \Rightarrow a(λb+μc)a\mid(\lambda b+\mu c) (combinaison linéaire)
- aba\mid b et bab\mid a \Rightarrow a=±ba=\pm b

2. Division euclidienne

Pour aZa\in\mathbb{Z}, bNb\in\mathbb{N}^* : il existe un unique couple (q,r)(q,r) avec r{0,,b1}r\in\{0,\ldots,b-1\} tel que :

a=bq+ra = bq + r

3. PGCD et algorithme d'Euclide

pgcd(a,b)\text{pgcd}(a,b) est le plus grand entier d>0d>0 divisant aa et bb.

Algorithme d'Euclide : répéter a=bq+ra=bq+r et remplacer (a,b)(a,b) par (b,r)(b,r) jusqu'à r=0r=0.

pgcd(a,b)=pgcd(b,r)==pgcd(d,0)=d\text{pgcd}(a,b) = \text{pgcd}(b,r) = \cdots = \text{pgcd}(d,0) = d

4. Théorème de Bézout

d=pgcd(a,b)d=\text{pgcd}(a,b) \Leftrightarrow il existe u,vZu,v\in\mathbb{Z} tels que au+bv=dau+bv=d.

Corollaire : aa et bb sont premiers entre eux (pgcd=1\text{pgcd}=1) \Leftrightarrow u,v:au+bv=1\exists u,v: au+bv=1.

Lemme de Gauss : si abca\mid bc et pgcd(a,b)=1\text{pgcd}(a,b)=1, alors aca\mid c.

5. PPCM

ppcm(a,b)=abpgcd(a,b)\text{ppcm}(a,b)=\frac{|ab|}{\text{pgcd}(a,b)}.

6. Nombres premiers

p2p\geq2 est premier si ses seuls diviseurs positifs sont 11 et pp.

Théorème fondamental : tout entier n2n\geq2 s'écrit de façon unique (à l'ordre près) comme produit de nombres premiers.

Exercices

Calculer pgcd(48,18)\text{pgcd}(48,18) par l'algorithme d'Euclide.

Vrai ou faux : 6426\mid42.

Donner la division euclidienne de 100100 par 77.

Vrai ou faux : pgcd(a,b)=pgcd(b,amodb)\text{pgcd}(a,b)=\text{pgcd}(b,a\bmod b).

Quel est ppcm(12,8)\text{ppcm}(12,8) ?

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