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Contrôle de maths L1 : arithmétique, Bézout, Gauss et congruences

    Contrôle de maths L1 : arithmétique, Bézout, Gauss et congruences

    Ce contrôle de maths de L1 porte sur le thème suivant : arithmétique, Bézout, Gauss et congruences.

    Ce partiel de deux heures porte sur l’arithmétique des entiers du premier semestre de licence. Vous y démontrez le lemme de Gauss, puis vous menez l’algorithme d’Euclide étendu dans un tableau pour obtenir des coefficients de Bézout et résoudre une équation diophantienne.

    La suite mobilise la décomposition en facteurs premiers, les congruences et le petit théorème de Fermat, avant un problème de restes simultanés. Travaillez sans calculatrice, rédigez chaque justification avec soin et citez les théorèmes utilisés : la qualité du raisonnement compte autant que le résultat final.

    Fiche du contrôle
    • Niveau : licence L1
    • Chapitre : Arithmétique des entiers
    • Durée conseillée : 2 heures
    • Barème : sur 20 points (exercice 1 : 3 points ; exercice 2 : 6 points ; exercice 3 : 3 points ; exercice 4 : 3 points ; exercice 5 : 5 points)
    • Compétences évaluées :
      • Raisonner : démontrer le lemme de Gauss à partir du théorème de Bézout
      • Calculer : mener l’algorithme d’Euclide étendu et résoudre une équation diophantienne
      • Calculer : exploiter la décomposition en facteurs premiers (pgcd, ppcm, diviseurs)
      • Chercher : utiliser les congruences et le petit théorème de Fermat
      • Modéliser : traduire un problème de restes par un système de congruences

    Exercice 1 : Question de cours : le lemme de Gauss (3 points)

    Calculatrice interdite.

    Dans tout le sujet, \(a\), \(b\), \(c\) désignent des entiers relatifs.

    1. Énoncez le théorème de Bézout. (1 point)
    2. Énoncez le lemme de Gauss, puis démontrez-le à l’aide du théorème de Bézout. (2 points)

    Exercice 2 : Algorithme d’Euclide étendu et équation diophantienne (6 points)

    1. Appliquez l’algorithme d’Euclide étendu à \(255\) et \(141\). Présentez les calculs dans un tableau à quatre colonnes : reste \(r_k\), quotient \(q_k\), coefficients \(u_k\) et \(v_k\) tels que \(r_k = 255\,u_k + 141\,v_k\). En déduire \(d = \operatorname{pgcd}(255, 141)\) et un couple \((u, v)\) d’entiers vérifiant \(255\,u + 141\,v = d\). (2,5 points)
    2. Déterminez tous les couples \((x, y) \in \mathbb{Z}^2\) solutions de l’équation \(255\,x + 141\,y = 12\). (3 points)
    3. L’équation \(255\,x + 141\,y = 10\) admet-elle des solutions entières ? Justifiez. (0,5 point)

    Exercice 3 : Décomposition en facteurs premiers (3 points)

    On pose \(n = 3600\) et \(m = 756\).

    1. Décomposez \(n\) et \(m\) en produit de facteurs premiers. Combien \(n\) possède-t-il de diviseurs positifs ? Justifiez. (1 point)
    2. En déduire \(\operatorname{pgcd}(n, m)\) et \(\operatorname{ppcm}(n, m)\). (1 point)
    3. Déterminez le plus petit entier \(k \geq\, 1\) tel que \(n\,k\) soit le cube d’un entier. (1 point)

    Exercice 4 : Congruences et petit théorème de Fermat (3 points)

    1. Énoncez le petit théorème de Fermat, puis déterminez le reste de la division euclidienne de \(2^{100}\) par \(7\). (1 point)
    2. Montrez que, pour tout entier \(n\), l’entier \(n^7 – n\) est divisible par \(42\). (2 points)

    Exercice 5 : Problème : un trésor et des restes (5 points)

    Un groupe de pirates compte ses pièces d’or. Réparties en paquets de 5, il en reste 2 ; en paquets de 7, il en reste 3 ; en paquets de 3, il en reste 1. On sait que le trésor compte entre 300 et 400 pièces.

    1. Justifiez que \(5\) et \(7\) sont premiers entre eux et trouvez deux entiers \(u\) et \(v\) tels que \(5\,u + 7\,v = 1\). (1 point)
    2. Montrez qu’un entier \(N\) vérifie à la fois \(N \equiv 2 \pmod{5}\) et \(N \equiv 3 \pmod{7}\) si et seulement si \(N \equiv 17 \pmod{35}\). (2 points)
    3. Déterminez le nombre de pièces du trésor. (2 points)

    Corrigé du contrôle de maths L1 : arithmétique, Bézout, Gauss et congruences

    Réviser avant le contrôle : arithmétique, Bézout, Gauss et congruences

    Avant de faire ce contrôle, relisez le cours « Arithmétique dans Z » en L1 puis entraînez-vous avec les exercices corrigés arithmétique dans z.

    Retrouvez tous les contrôles de maths de L1 classés par chapitre, ou choisissez un autre niveau sur la page contrôles de maths du CP au post-bac.

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