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17 103.04 Nombres premiers, nombres premiers entre eux

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Exercice 424

Soienta,bdes entiers supérieurs ou égaux à 1. Montrer : 1. (2a−1)|(2ab−1);

2. 2p−1 premier ⇒ ppremier ; 3. pgcd(2a−1,2b−1) =2pgcd(a,b)−1.

IndicationH CorrectionH Vidéo [000336]

Exercice 425

Démontrer que, siaetbsont des entiers premiers entre eux, il en est de même des entiersa+betab.

IndicationH CorrectionH Vidéo [000337]

Exercice 426

Résoudre l’équation 29x−11y=1 dansZ.

On considère maintenant l’équation 29x−11y=5. Déduire de ce qui précède une solution particulière de cette

équation, puis en donner la solution générale. [000338]

Exercice 427

Soit pun nombre premier.

1. Montrer que∀i∈N,0<i<pon a :

Cipest divisible par p.

2. Montrer par récurence que :

∀ppremier,∀a∈N, on aap−aest divisible par p.

IndicationH CorrectionH Vidéo [000339]

Exercice 428

1. Soit(x,y,z)∈N3. Montrer que :

x2+y2=z2⇔ ∃(x0,y0,z0)∈N3,∃n∈Ntq pgcd(x0,y0,z0) =1

x02+y02=z02 x=nx0ety=ny0etz=nz0. 2. Soit(x,y,z)∈N3tels quex2+y2=z2. On suppose que pgcd(x,y,z) =1

(a) Montrer quexetyne sont pas de mêmes parité.

(b) On supposexpair etyimpair. On pose :

x=2u, z−y=2v,z+y=2w avec(u,v)∈N. Montrer quevetwsont premiers entre eux.

(c) Montrer que

x=2mn, y=m2−n2, z=m2+n2 avecmetnentiers naturels de parité différentes.

(d) Montrer que si

x=2mn, y=m2−n2, z=m2+n2 alors

x2+y2=z2.

[000340]

Exercice 429

1. Montrer par récurrence que∀n∈N,∀k>1 on a : 22n+k−1=

22n−1

×

k1

i=0

(22n+i+1).

2. On poseFn=22n+1. Montrer que pourm6=n,FnetFmsont premiers entre eux.

3. En déduire qu’il y a une infinité de nombres premiers.

IndicationH CorrectionH Vidéo [000341]

Exercice 430

Les nombresa,b,c,d étant des éléments non nuls deZ, dire si les propriétés suivantes sont vraies ou fausses, en justifiant la réponse.

1. Siadivisebetbdivisec, alorsadivisec.

2. Siadivisebetc, alorsadivise 2b+3c.

3. S’il existeuetventiers tels queau+bv=4 alors pgcd(a,b) =4.

4. Si 7a−9b=1 alorsaetbsont premiers entre eux.

5. Siadivisebetbdivisecetcdivisea, alors|a|=|b|.

6. «aetbpremiers entre eux » équivaut à « ppcm(a,b) =|ab|».

7. Siadivisecetbdivised, alorsabdivisecd.

8. Si 9 diviseabet si 9 ne divise pasa, alors 9 diviseb.

9. Siadivisebouadivisec, alorsadivisebc.

10. «adiviseb» équivaut à « ppcm(a,b) =|b|».

11. Siadiviseb, alorsan’est pas premier avecb.

12. Sian’est pas premier avecb, alorsadiviseboubdivisea.

[000342]

Exercice 431

1. Soit p∈Zun nombre premier. Montrer que sia∈Zn’est pas congru à 0 modulo palors pne divise pasaet donc pgcd(a,p) =1.

2. Soita∈Znon congru à 0 modulo pavec p premier. Montrer en utilisant le a) qu’il existeu∈Znon congru à 0 modulo pvérifiantau≡1[p]. (Remarquer que cela donne un inverse deamodulop).

3. Montrer que sipn’est pas premier, il existe des élémentsa,u∈Znon nuls moduloptels queau≡0[p].

[000343]

Exercice 432

1. Montrer que deux entiers non nuls consécutifs sont toujours premiers entre eux.

2. Montrer que pour tout entier natureln, pgcd((n+1)2,n+2) =1.

[000344]

Exercice 433

Prouver que pour vérifier qu’un entier pest premier, il suffit de vérifier qu’il n’a pas de diviseurs inférieurs ou

égaux à√p. [000345]

Exercice 434 Théorème de Wilson

Démontrer que tout nombre premier pdivise(p−1)!+1. [000346]

Exercice 435

Montrer que les nombres suivants ne sont pas premiers : 1. n4−20n2+4 pourn∈N.

2. 14(n3+ (n+2)3)pourn>2.

3. a4+4b4poura,b>2.

[000347]

Exercice 436

SoitXl’ensemble des nombres premiers de la forme 4k+3 aveck∈N.

1. Montrer queXest non vide.

2. Montrer que le produit de nombres de la forme 4k+1 est encore de cette forme.

3. On suppose queXest fini et on l’écrit alorsX={p1, . . . ,pn}.

Soita=4p1p2. . .pn−1. Montrer par l’absurde queaadmet un diviseur premier de la forme 4k+3.

4. Montrer que ceci est impossible et donc queXest infini.

CorrectionH Vidéo [000348]

Exercice 437

Soita∈Ntel quean+1 soit premier, montrer que∃k∈N,n=2k.Que penser de la conjecture :∀n∈N,22n+1 est premier ?

IndicationH CorrectionH Vidéo [000349]

Exercice 438

Soitnun nombre premier etp∈ {1, ...,n−1},montrer quendiviseCnp. [000350]

Exercice 439

Soientaetbdeux entiers supérieurs à 2 premiers entre eux, montrer que :

∃N0∈N,∀n>N0,n∈

ax+by|(x,y)∈N2 .

[000351]

Exercice 440 pgcd×ppcm

Soienta,b,c∈N. Quand a-t-on pgcd(a,b,c)×ppcm(a,b,c) =abc?

CorrectionH [003130]

Exercice 441 pgcd×ppcm

Soienta1, . . . ,an∈Netbi=∏j6=iaj. Montrer que :

pgcd(a1, . . . ,an)×ppcm(b1, . . . ,bn) =ppcm(a1, . . . ,an)×pgcd(b1, . . . ,bn) =∏ai.

CorrectionH [003131]

Exercice 442 abest un carré parfait

Soienta,b∈Npremiers entre eux tels queabest un carré parfait. Montrer queaetbsont des carrés parfaits.

[003132]

Exercice 443 an=bm

Soienta,b∈Netm,npremiers entre eux tels quean=bm. Montrer qu’il existec∈Ntel quea=cmetb=cn.

[003133]

Exercice 444 Valuation 2-adique de 52n−1

Montrer que la plus grande puissance de 2 divisant 5(2n)−1 est 2n+2.

CorrectionH [003134]

Exercice 445 ar−1 premier ?

On suppose quear−1 est un nombre premier. Montrez querest premier, puis queavaut 2. Réciproque ?

CorrectionH [003135]

Exercice 446 Nombres de Mersenne

On noteMn=2n−1 (n-ième nombre de Mersenne).

1. Montrer que :Mnest premier⇒nest premier.

2. Vérifier queM11n’est pas premier.

CorrectionH [003136]

Exercice 447 an+1 est premier

Soienta,n∈Ntels quea>2,n>1, etan+1 est premier. Montrer quenest une puissance de 2. [003137]

Exercice 448 Nombre de diviseurs d’un nombre entier Pourn∈N, on notednle nombre de diviseurs positifs den.

1. Montrer que sin=abaveca∧b=1, alorsdn=dadb.

2. Montrer quenest un carré parfait si et seulement sidnest impair.

3. Montrer que :∏d|nd=√ ndn.

[003138]

Exercice 449 Nombres premiers congrus à 3 modulo 4

Montrer qu’il y a une infinité de nombres premiersptels que p≡ −1(mod 4). [003139]

Exercice 450 Nombres premiers congrus à 1 modulo 4

On rappelle que sipest premier etn∧p=1, alorsnp1≡1(modp).

1. Soitn∈Netp>3 un diviseur premier den2+1. Montrer quep≡1(mod 4).

2. En déduire qu’il y a une infinité de nombres premiers de la forme 4k+1.

CorrectionH [003140]

Exercice 451 Intervalle sans nombres premiers

Trouver 1000 entiers consécutifs non premiers. [003141]

Exercice 452 Factorisation de 1000!

Quelle est la plus grande puissance de 6 divisant 1000 ! ?

CorrectionH [003142]

Exercice 453 1/2+1/3+···+1/nn’est pas entier

Soitn∈N,n>2. Montrer quexn=1+12+13+···+1n est de la forme : 2qpn

n avec pn,qn∈Netpnimpair.

CorrectionH [003143]

18 103.99 Autre

Exercice 454

Résoudre en nombres entiers naturels l’équation :

(x+1)(y+2) =2xy.

[000352]

Exercice 455

Montrer que(0,0,0)est le seul triplet(x,y,z)d’entiers naturels tels que l’on ait : x2+y2=3z2.

[000353]

Exercice 456

Déterminer les solutions des équations :

x2−5x−11≡0 mod 17; cos((n2−8n+2)π/7) =1

[000354]

Exercice 457

Un groupe deN>2 personnes se réunit. Montrer qu’au moins deux personnes ont serré le meme nombre de mains. On pourra séparer les deux cas suivants : soit tout le monde a serré au moins une main, soit il existe

quelqu’un qui n’a serré aucune main. [000355]

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