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Exercice: théorème de Fermat

Posté par henri2 (invité) 19-03-06 à 15:48

Bonjour à tous,

J'ai un DM de spé maths et je bloque sur le deuxième exercice qui porte sur le petit theorème de Fermat.

1) Determiner les entiers x tels que :
x^3 congru à x (modulo 12)

2) a : Demontrer que, si le naturel n n'est pa smultiple de 7 , n^6 - 1 est multiple de 7.

b : Demontrer que le produit n(n^6 - 1) est divisible par 42 quelquesoit le naturel n. Comment faut il choisir n pour que ce produit soit divisible par 84.

3) Montrer que, quels que soient les naturels non nuls, a, n, p er q, le nombre a^(ap+n) - a^(4q+n) est divvisible par 30.

4) A quoi peut etre congru a^4 modulo 5, avec a entier.
En déduire que l'equation x^4 + 781 = 3y^4 n'a pas de solution dans Z².

Question bonus : soit p un nombre premier différent de 2, montrer que p divise 1 + 2 + 2² + ... + 2^(p-2).

Voilà je vous remercie d'avance pour votre aide.

PS : c'est l'exo du DM qui je pense doit etre le plus simple et qui me pose le plus de problème!

Posté par
Matouille2b
re : Exercice: théorème de Fermat 19-03-06 à 16:34

Salut henri2

Je te rappelle le petit théorème de Fermat :

Soit p un nombre premier et a un entier naturel
Alors a^p a mod(p)

De plus si pgcd(a,p)=1 alors a^(p-1) 1 mod(p)

1.
x^3 x mod(12)
ssi
x^3 x mod(3) et x^3 x mod(4)  (E)
(cela résulte directement du théorème de Gauss)

Or d'apres le petit théorème de Fermat, pour tout entier x on a x^3 x mod(3)

D'où
(E)
ssi
x^3 x mod(4)


Si x 0 mod(4) alors x^3 x mod(4)
Si x 1 mod(4) alors x^3 x mod(4)
Si x 2 mod(4) alors x^3 0 mod(4)
Si x 3 mod(4) alors x^3 x mod(4)

Donc
x^3 x mod(4)
ssi
x 2 mod(4)


2.a.

Puisque pgcd(n,7)=1 on a
n^6 1 mod(7) ie 7 divise n^6-1

2.b.

On a n^7 n mod(7)
donc 7 divise n(n^6-1)

On a n^2 n mod(2)
Donc n^7 (n^2)^3 . n n^3 n (n^2)^2 n^2 n mod(2)
donc 2 divise n(n^6-1)

On a n^3 n mod(3)
n^7 (n^3)^2 . n n^2 n n^3 n mod(3)
donc 3 divise n(n^6-1)

D'apres le théorème de Gauss puisque 2, 3 et 7 sont 2 à 2 premier entre eux on a
2.3.7 = 42 divise n(n^6-1)

De plus
84 divise n(n^6-1)
ssi
3 divise n(n^6-1) (tjs vrai)
7 divise n(n^6-1)  (tjs vrai)
4 divise n(n^6-1)
ssi
4 divise n(n^6-1)

Si n 0 mod(4) alors n(n^6-1) 0 mod(4)
Si n 1 mod(4) alors n(n^6-1) 0 mod(4)
Si n 2 mod(4) alors n(n^6-1) 2 mod(4)
Si n 3 mod(4) alors n(n^6-1) 0 mod(4)

Donc
4 divise n(n^6-1)
ssi
x 2 mod(4) ...


Posté par henri2 (invité)re : Exercice: théorème de Fermat 19-03-06 à 19:21

Merci beaucoup pour ton aide!

J'ai réussi à faire la question 4.

Par contre il me manque toujours la 3 et la question bonus! donc si quelqu'un pouvait m'aider ça serait gentil.

Merci d'avance

Posté par
Matouille2b
re : Exercice: théorème de Fermat 19-03-06 à 20:00

Resalut henri2

Tu es sur que la question 3 est juste

Contre exemple :
a=2;p=q=n=1

a^(ap+n) - a^(4q+n) = 2^3 - 2^5 = -24 qui n'est pas divisible par 30

Pour la question bonus, 1 + 2 + 2² + ... + 2^(p-2) est la somme de (p-1) termes consécutifs d'une suite géomètrique de raison 2 et de premier terme 1.


Donc
1 + 2 + 2² + ... + 2^(p-2)  = (2^(p-1)-1)/(2-1) = 2^(p-1)-1

or p est premier et pgcd(p;2)=1 donc 2^(p-1) 1 mod(p)
ie  p divise 2^(p-1)-1 = 1 + 2 + 2² + ... + 2^(p-2).



Posté par henri2 (invité)re : Exercice: théorème de Fermat 19-03-06 à 23:22

J'ai commis une erreur dans l'énoncé pour la question 3 !

3) Montrer que, quels que soient les naturels non nuls, a, n, p er q, le nombre a^(4p+n) - a^(4q+n) est divvisible par 30.

C'est a^(4p+n) et j'avais ecrit a^(ap+n) ! Désolé pour l'erreur !

Posté par
Matouille2b
re : Exercice: théorème de Fermat 19-03-06 à 23:55

On a :
a^(4p+n) - a^(4q+n) = a^n( (a^4)^p - (a^4)^q)

Si pgcd(a,2)=1 alors
a 1 mod(2)
Donc  (a^4)^p 1 mod(2)
et    (a^4)^q 1 mod(2)
Donc 2 divise (a^4)^p - (a^4)^q
Donc 2 divise a^n( (a^4)^p - (a^4)^q)

Sinon 2 divise a donc 2 divise a^n( (a^4)^p - (a^4)^q)

CCl1 : 2 divise a^n( (a^4)^p - (a^4)^q)


Si pgcd(a,3)=1 alors
a^2 1 mod(3)
Donc  (a^4)^p 1 mod(3)
et    (a^4)^q 1 mod(3)
Donc 3 divise (a^4)^p - (a^4)^q
Donc 3 divise a^n( (a^4)^p - (a^4)^q)

Sinon 3 divise a donc 3 divise a^n( (a^4)^p - (a^4)^q)

CCl2 : 3 divise a^n( (a^4)^p - (a^4)^q)


Si pgcd(a,5)=1 alors
a^4 1 mod(5)
Donc  (a^4)^p 1 mod(5)
et    (a^4)^q 1 mod(5)
Donc 5 divise (a^4)^p - (a^4)^q
Donc 5 divise a^n( (a^4)^p - (a^4)^q)

Sinon 5 divise a donc 5 divise a^n( (a^4)^p - (a^4)^q)

CCl3 : 5 divise a^n( (a^4)^p - (a^4)^q)


D'apres le théorème de Gauss, puisque 2, 3 et 5 sont premiers entre eux 2 à 2
2.3.5 = 30 divise a^n( (a^4)^p - (a^4)^q)






Posté par aimso74 (invité)bonjour j ai reel probleme avec ce exrecice aidé moi 15-04-06 à 14:28

soit pun nombre premier(p est sup à 2) et a un entier non  
nul.
on note r1,r2,r3,....rp-1 les restes respectifs des divisions eucludiennes de a,2a,3a...'p-1)a par p.

partie A
on suppose ke a et p sont premiers entre eux.
1) demontrer que chacun des entiers r1,r2,...rp-1 sont deux à deux differents.
2) en deduire ke 1*2*...*(p-1)= r1*r2*...*rp-1
3)demontrer ke :1*2*...(p-1)*aexpo(p-1)modu1*2*....*(p-1)modp
4) aexpop-1  a mod(p)

partie B on suppose ke a et p ne sont pas premiers entre eux
1)demonter ke:aexpop-1  a modp
2)etablir le theorem de fermat

Posté par aimso74 (invité)bonjour 15-04-06 à 14:39

salut une petite colle encore, puissiez vous nous aider

monsieur claude doit expedier deux colis dans un pays ou un colis sur dix n'arrive jamais à destination.les colis valent respectiviement 100000f et 150000f.il hésite entre deux modes d'envoi:le premier mode consiste à envoyer les colis dans un seul paket et le deuxieme mode consiste à envoyer les deux colis dans deux pakets separés et independants.
soient X et Y les valeurs en francs des envois arrivés à bon port par chacune des deux modes d'envoi.
1) determiner les esperances mathematiques de ces deux variables aléatoires.
2) generaliser le probleme à n colis de valeurs x1,x2,...xn comparer un envoi groupé à n envois separés et independants

Posté par
Matouille2b
re : Exercice: théorème de Fermat 15-04-06 à 16:18

Salut aimso74

Partie A:

1.
Par l'absurde supposons que r1,r2,...rp-1 ne sont pas deux à deux differents.
Alors il existe i, j deux entiers compris entre 1 et p-1 tels que : ri=rj=r et ij
Or ri et rj sont les restes dans la division euclidienne de ia et ja par p
Donc
ia = p*q+r
ja = p*q'+r
Donc
(i-j)a=p(q-q')
Donc p divise (i-j)a
Or pgcd(a,p)=1 donc d'apres le théorème de Gauss, p divise (i-j)
De plus 1 <= i <=p-1 et 1 <= j <=p-1 donc :|i-j|<= p-2 (E)
Si ij alors p divise (i-j) implique que p<=|i-j| et on a une contradiction avec (E)
Donc nécéssairement i=j (contradiction)

Conclusion : r1,r2,...rp-1 sont deux à deux distincts.


2.
Puisque le reste dans la division euclidienne d'un entier par p ne peut prendre que les valeurs : 0, 1, 2, ...,p-1 ; il suffit simplement de montrer que r1,r2,...rp-1 sont tous distincts de 0

Par l'absurde supposons qu'il existe un entier i compris entre 1 et p-1 tel que ri=0
Alors p divise ia
Or p est premier avec a donc p divise i donc p<=i (contradiction)
Donc r1,r2,...rp-1 sont tous distincts de 0

Donc puisqu'ils sont distincts 2 à 2 on a :
{r1,r2,...rp-1} = {1,2,...,p-1}

Conclusion : r1*r2*...*rp-1 = 1*2*...*(p-1)


3.On a:
r1*r2*...*rp-1 1*2*...*(p-1) mod(p)
a*(2a)*...*(p-1)a 1*2*...*(p-1) mod(p)
1*2*...*(p-1)*a^(p-1) 1*2*...*(p-1) mod(p)
1*2*...*(p-1)*[a^(p-1) - 1] 0 mod(p)

Donc p divise 1*2*...*(p-1)*[a^(p-1) - 1]
Or p est premier donc pour tout entier i compris entre 1 et p-1, p est premier avec i
Donc p est premier avec 1*2*...*(p-1)
Donc p divise a^(p-1) - 1
Donc a^(p-1) 1  mod(p)

Partie B :

1.
Puisque a et p ne sont pas premiers entre eux et  que p est un nombre premier, p divise a
Donc a 0 mod(p)
Donc a^p 0 mod(p)
Donc a^p a mod(p)

2.
Soit a un entier naturel et p un nombre premier

  Si a est premier avec p alors :
  a^(p-1) 1  mod(p) donc a^p a  mod(p)

  Si a n'est pas premier avec p alors a^p a  mod(p)
On retrouve le petit théorème de Fermat ...

Posté par lehcim (invité)salut 04-10-07 à 23:38

dit est ce quelquun peu me demontrer ke 1+2+3+....+n=n(n+1)/2 est vrai



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