Corrigé du DM4 et d`exercices.
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Corrigé du DM4 et d`exercices.
Terminale S Spécialité Maths Corrigé du Devoir-Maison n° 4 et d’exercices Exercice 1 L’objet de l’exercice est d’étudier la primalité du nombre N p 2 q 2 r 2 où p, q et r sont des nombres premiers tels que p q r. 1. a) Si p est un nombre premier supérieur ou égal à 5, alors il n’est pas multiple de 3. On a alors : p 1 mod3 ou p 2 mod3 . On en déduit : p2 12 mod3 ou p 2 22 mod3 . Sachant que 4 1 mod3, on a dans les deux cas : p 2 1 mod3 . b) Quels que soient les nombres premiers p, q et r, supérieurs ou égaux à 5 on a, d’après 1. a) : p 2 1 mod3 , q 2 1 mod3 et r 2 1 mod3. On en déduit en ajoutant membre à membre que p 2 q 2 r 2 3 mod3, donc p 2 q 2 r 2 0 mod3 Le nombre p 2 q 2 r 2 est donc un multiple de 3. Sachant qu’il n’est pas égal à 3 (puisqu’il est supérieur ou égal à 75), ce n’est pas un nombre premier. Il n’existe pas de nombres premiers p, q et r, supérieurs ou égaux à 5 tels que p 2 q 2 r 2 soit premier. 2. On suppose que p 2. On a alors 2 q r. 2 étant le seul nombre premier, les nombres premiers q et r sont nécessairement impairs. On en déduit que q 2 et r 2 sont impairs. Donc q 2 r 2 est pair. N p 2 q 2 r 2 4 q 2 r 2 est donc pair. 3. a) On vient de prouver que si p 2, alors N est pair. Sachant qu’il est supérieur à 2, il n’est pas premier. On démontré dans la question 1. b) que si p 5, alors N n’est pas premier. On en déduit que pour que N soit premier il est nécessaire que p 3. b) Exemple de triplet de nombres premiers (3 ; q ; r ) avec 3 q r tel que 32 q 2 r 2 soit un nombre premier : (3 ; q ; r ) (3 ; 5 ; 7) car 32 52 72 9 25 49 83 est un nombre premier. D’autres exemples : les triplets (3 ; 5 ; 23) ; (3 ; 7 ; 11) ; (3 ; 7 ; 13) ; ... c) La condition p 3 n’est pas suffisante pour que N soit premier : 32 52 112 155 5 31 est composé. On peut trouver une infinité de contre-exemples rien qu’avec p 3 et q 5. Il suffit de choisir un nombre premier r tel que le chiffre des unités de r 2 soit 1, c’est-à-dire r ayant pour chiffre des unités 1 ou 9. p 2 r 2 9 r 2 est alors un multiple de 10 et p2 q2 r 2 9 25 r 2 est un multiple de 5 (non premier puisque différent de 5). Les triplets (3 ; 5 ; 19), (3 ; 5 ; 31), (3 ; 5 ; 41), (3 ; 5 ; 59), (3 ; 5 ; 61), etc. donnent un nombre N composé. Exercice 2 1. On teste la divisibilité de 503 par tous les nombres premiers inférieurs ou égaux à 503. 503 22,4. 503 n’est divisible par aucun des nombres premiers : 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17 et 19. Donc 503 est un nombre premier. 2. On donne la décomposition en produit de facteurs premiers : 2013 3 11 61. Déterminons, sans utiliser la calculatrice, la décomposition en produit de facteurs premiers du nombre : N 1 2 3 ... 2012. n(n 1) . On sait que pour tout entier n 1, 1 2 3 ... n 2 2012 2013 N 1006 2013 2 503 3 11 61 2 La décomposition en produit de facteurs premiers de N est donc : N 2 3 11 61 503 TS Spécialité maths Corrigé d’exercices Page 1 sur 2 G. Guidini N°4 page 101 La division de 573 par n donne un reste égal à 15 : 558 0 mod n avec n 15. On a donc 573 15 mod n avec 0 15 n. La division de 683 par n donne un reste égal à 1 : On a donc 683 1 mod n avec 0 1 n. 682 0 mod n avec n 15. Le nombre n est donc un diviseur commun à 558 et 682 supérieur à 15. PGCD(558 ; 682) 62. Donc D(558 ; 682) D(62) 1; 2 ; 31; 62. On ne retient que les diviseurs positifs. Le plus grand entier n est donc 62 et le plus petit est 31. N°5 page 101 Soit n un entier naturel tel que PGCD(n ; 72) 8. n est nécessairement un multiple de 8. D’autre part 72 8 9 8 32 , donc n n’est pas un multiple de 3. On écrit la liste des multiples de 8 inférieurs à 100 qui ne sont pas multiples de 3 : 8 ;16 ; 32 ; 40 ; 56 ; 64 ; 80 ; 88. On vérifie réciproquement que chacun de ces entiers est solution du problème. N°6 page 101 Soit a et b deux entiers naturels non nuls. 1. Si un entier d divise à la fois a et b, alors d divise toute combinaison linéaire entière de a et b ; donc d divise 4a 3b et 5a 4b. 2. Réciproquement, si un entier d divise à la fois 4a 3b et 5a 4b, alors d divise toute combinaison linéaire entière de ces deux nombres : d divise 4(4a 3b) 3(5a 4b) a. d divise 5(4a 3b) 4(5a 4b) b. 3. On déduit des deux questions précédentes que l’ensemble des diviseurs communs à a et b est égal à l’ensemble des diviseurs communs à 4a 3b et 5a 4b. Le plus grand de ces diviseurs communs est donc le même pour a et b que pour 4a 3b et 5a 4b. N°8 page 101 1. Conjectures : l’observation des résultats donnés par le tableur ou la calculatrice permet de conjecturer que PGCD(a ; b) peut prendre la valeur 1 ou la valeur 7. Il semble de plus que PGCD(a ; b) = 7 lorsque n 5 mod 7. 2. Démonstrations a) Si un entier d divise a et b alors il divise toute combinaison linéaire entière de ces deux nombres. En particulier d divise 5a 4b 5(4n 1) 4(5n 3) 7. Tout diviseur commun à a et b divise 7 donc il ne peut être égal qu’à 1 ou 7. On en déduit que les seules valeurs possibles de PGCD(a ; b) sont 1 et 7. Cela démontre la première conjecture. b) Raisonnons modulo 7 0 n ... (7) 1 a ... (7) 3 b ... (7) 1 5 1 2 2 6 3 6 4 4 3 2 5 0 0 6 4 5 Le seul cas où 7 divise à la fois a et b est le cas où n 5 (7). Dans ce cas, compte tenu de la question 2. a), on a : PGCD(a ; b) = 7. Dans les autres cas 7 ne divise ni a ni b donc, compte tenu de la question 2. a), on a : PGCD(a ; b) = 1. TS Spécialité maths Corrigé d’exercices Page 2 sur 2 G. Guidini