Un astronome a observé au jour $j_0$ le corps céleste A. Il apparait périodiquement tous les 105 jours, six jours plus tard ($j_0+6$), il observe le corps B, dont la période d'apparition est de 81 jours. On appelle $j_1$ le jour de la prochaine apparition simultanée des deux objets au yeux de l'astronome. Le but est de déterminer la date de ce jour $j_1$.
Soit $a$ un entier relatif, on note $Div_{\mathbb{Z}}(a)$ l'ensemble de tous les diviseurs de $a$ dans $\mathbb{Z}$ et $Div{\mathbb{N}}(a)$ l'ensemble de tous les diviseurs de a positifs. Quand il n'y a pas d'ambiguité on notera plus simplement $Div_{\mathcal{Z}}$ par $Div$.
Soit $a$ et $b$ deux entiers relatifs, on note $Div(a,b)$ l'ensemble des diviseurs communs de $a$ et $b$. On a $Div(a,b)=Div(a)\cap Div(b)$.
Soient $a$ et $b$ deux entiers relatifs.
Soient $a$ et $b$ deux nombres relatifs non simultanément nuls, l'ensemble $Div(a,b)$ des diviseurs communs de $a$ et $b$ admet un plus grand élément.
Ce plus grand élément s'appelle le plus grand diviseur commun de $a$ et $b$ et se note $PGCD(a,b)$ .
Soient $a$ et $b$ deux entiers relatifs avec $b\not=0$.
Soit $A$ et $B$ deux ensembles fini ordonné, si on note $max(A)$ le plus grand des élément de $A$.
On a
$A\subset B$ $\Rightarrow$ $max(A)\leq max(B)$.
Soit $a$ et $b$ deux entiers naturels avec $b\not=0$ et $b\leq a$. L'algorithme suivant appelé algorithme d'Euclide permet en un nombre fini de pas de calculer le nombre $PGCD(a,b)$.
Soient $a$ et $b$ deux entiers relatifs tels que $b\not=0$ et soit $k$ un entier relatif non nul $(k\not=0)$, alors on a la relation: $PGCD(ka,kb)=|k|PGCD(a,b).$
Soient $a$ et $b$ deux entiers relatifs avec $b\not=0$.\newline L'ensemble des diviseurs communs à $a$ et $b$ est l'ensemble des diviseurs de $PGCD(a,b)$. On a: $Div(a,b)=Div(PGCD(a,b))$.
On dit que deux entiers relatifs non nuls sont premiers entre eux lorsque leur PGCD est égal à 1, ce qui revient à dire que leurs seuls diviseurs communs sont 1 et -1.
Soient $a$ et $b$ deux entiers relatifs non nuls.\newline $d=PGCD(a,b)$ si et seulement si, il existe deux entiers relatifs $a'$ et $b'$ premiers entre eux tels que: $ a=da'$ et $b=db'$.
Soit $d=PGCD(a,b)$, $d$ divise $a$ et $b$, donc il existe deux entiers relatifs $a'$ et $b'$ tels que $a=da'$ et $b=db'$.
Par homogénéité du PGCD, on a $d=PGCD(a,b)=PGCD(da',db')$ $d\times PGCD(a',b')$. Puisque $d\not=0$, $PGCD(a',b')=1$. Donc $a'$ et $b'$ sont premiers entre eux.
Soient $a$ et $b$ deux entiers relatifs non nuls.
Si $D$ est le PGCD $a$ et $b$ alors il existe un couple $(u,v)$ d'entiers relatifs tel que $D=au+bv$.
Considérons l'ensemble $\mathcal{E}=\bigg\{ ax+by,~~où~~x\in\mathbb{Z}~~~~et~~~~y\in\mathbb{Z}\bigg\}\cap\mathbb{N}$. L'ensemble $\mathcal{E}$ est une partie non vide de $\mathbb{N}$ car elle
contient par exemple $|a|$. donc l'ensemble $\mathcal{E}$ admet un plus petit élément que l'on note pour fixer les idées $d$, donc $d=min(\mathcal{E})$. Puisque $d\in\mathcal{E}$ il existe
deux entiers relatifs $u$ et $v$ tels que $d=a\times u+b\times v$.
Soit $D=PGCD(a,b)$, nous allons montrer que $D=d$.
Soient $a$ et $b$ deux entiers relatifs non nuls. Dire que $a$ et $b$ sont premiers entre eux équivaut à dire qu'il existe un couple $(u,v)$ d'entiers relatifs tel que $au+bv=1$.
Soient $a$, $b$ et $c$ trois entiers relatifs non nuls.
Si $a$ divise $bc$ et $a$ est premier avec $b$ alors $a$ divise $c$.
Si $a$ divise $bc$, alors il existe $k\in\mathbb{Z}$ tel que $bc=ka$. puisque $a$ et $b$ sont premiers entre eux,
il existe un couple $(u,v)$ d'entiers relatifs tel que $au+bv=1$.
$c=c(au+bv)=cau+cbv$ $=cau+kav=a(cu+kv)$, comme $cu+kv\in\mathbb{Z}$, $a$ divise $c$.
$a$ | $b$ | Division Euclidienne | r |
a=95 | b=35 | $95=2 \times 35+25$ | 25 |
35 | 25 | $35=1 \times 25+10$ | 10 |
25 | 10 | $25=2 \times 10+5$ | 5 |
10 | 5 | $10=2 \times 5$ | 0 |
Soient $a$, $b$ et $c$ trois entiers relatifs non nuls, si les deux entiers $a$ et $b$ divisent $c$ et sont premiers entre eux alors leur produit $ab$ divise $c$.
Si $a$ divise $c$, il existe $k\in\mathbb{Z}$, tel que $c=ak$. De plus $b$ divise $c$, il existe $k'\in\mathbb{Z}$, tel que $c=bk'$.
On en déduit que $ak=bk'$, donc $a$ divise $bk'$ et $PGCD(a,b)=1$, d'aprés le théorème de Gauss, $a$ divise $k'$.
Il existe donc $k''\in\mathbb{Z}$ tel que $k'=ak"$ et puisque $c=bk'$, on a $c=bak"$, donc $ab$ divise $c$.
Résoudre une équation en arithmétique du type $ax+by=c$, revient à rechercher tous les couples $(x;y)$ d'entiers relatifs tels que $ax+by=c$ où $a\in\mathbb{Z}$, $b\in\mathbb{Z}$
et $c\in\mathbb{Z}$.
Dans le cas où $PGCD(a,b)=1$, grâce au théorème de Gauss, la résolution sera possible.
Déterminer tous les couples $(x;y)$ d'entiers relatifs solutions de l'équation $(E):5x+3y=7$.
Les solutions de $(E)$ sont les points de coordonnés entiéres de la droite $(d)$ d'équation cartésienne $5x+3y-7=0$.
La droite passe par le point $A(2;1)$ et de vecteur directeur $\overrightarrow{u}\begin{pmatrix}-3&5&6\\ \end{pmatrix}$
$a$ | $b$ | Division Euclidienne | r |
a=35 | b=27 | $35=1 \times 27+8$ | 8 |
27 | 8 | $27=3 \times 8+3$ | 8 |
8 | 3 | $8=2 \times 3+2$ | 2 |
3 | 2 | $3=1 \times 2+1$ | 1 |
2 | 1 | $2=2 \times 1+0$ | 0 |
$n[5]$ | $0[5]$ | $1[5]$ | $2[5]$ | $3[5]$ | $4[5]$ |
$n^4[5]$ | $0[5]$ | $1[5]$ | $1[5]$ | $1[5]$ | $4[5]$ |
$(n^4-1)[5]$ | $4[5]$ | $0[5]$ | $0[5]$ | $0[5]$ | $3[5]$ |
$n(n^4-1)[5]$ | $0[5]$ | $0[5]$ | $0[5]$ | $0[5]$ | $0[5]$ |