∑ Mathématiques Seconde Générale · Chapitre 3

Arithmétique

Multiples, diviseurs, nombres pairs et impairs, nombres premiers, décomposition en facteurs premiers et fractions irréductibles.

1. Multiples et diviseurs

Définition

Soient $a$ et $b$ deux entiers relatifs. On dit que $a$ est un multiple de $b$ (ou que $b$ est un diviseur de $a$, ou que $b$ divise $a$) s'il existe un entier $k$ tel que $a = k \times b$.

Exemple

$42 = 6 \times 7$ : $42$ est un multiple de $6$ et de $7$ ; $6$ et $7$ sont des diviseurs de $42$.

Propriété · Somme de multiples

Si $a$ et $b$ sont des multiples de $c$, alors $a + b$ et $a - b$ sont aussi des multiples de $c$.

Preuve : $a = kc$ et $b = k'c$ donc $a + b = (k + k')c$ avec $k + k'$ entier.

Méthode · Critères de divisibilité

  • par $2$ : le chiffre des unités est pair ;
  • par $3$ : la somme des chiffres est divisible par $3$ ;
  • par $5$ : le chiffre des unités est $0$ ou $5$ ;
  • par $9$ : la somme des chiffres est divisible par $9$ ;
  • par $10$ : le chiffre des unités est $0$.

2. Nombres pairs et impairs

Définition

Un entier pair s'écrit $2k$, un entier impair s'écrit $2k + 1$, avec $k$ entier.

Propriété · Le carré d'un impair est impair

Si $n = 2k + 1$, alors $n^2 = 4k^2 + 4k + 1 = 2(2k^2 + 2k) + 1$ : c'est un nombre impair.

Exemple · Démontrer avec des lettres

La somme de deux entiers consécutifs est impaire : $n + (n + 1) = 2n + 1$.

3. Nombres premiers

Définition

Un entier naturel est premier s'il a exactement deux diviseurs : $1$ et lui-même. Les premiers sont $2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, \dots$ ($1$ n'est pas premier).

Méthode · Tester si n est premier

On teste la divisibilité de $n$ par les nombres premiers $p$ tels que $p^2 \leq n$. Si aucun ne divise $n$, alors $n$ est premier.

Exemple : $97$. On teste $2, 3, 5, 7$ ($11^2 = 121 \gt 97$) : aucun ne divise $97$, donc $97$ est premier.

123456789101112131415161718192021222324252627282930
Crible d'Ératosthène de 1 à 30 : les nombres premiers sont surlignés.

4. Décomposition en facteurs premiers

Propriété · Théorème

Tout entier $n \geq 2$ se décompose de façon unique (à l'ordre près) en un produit de nombres premiers.

Méthode · Décomposer

On divise successivement par les nombres premiers dans l'ordre croissant :

$360 = 2 \times 180 = 2^2 \times 90 = 2^3 \times 45 = 2^3 \times 3^2 \times 5$.

Méthode · Rendre une fraction irréductible

On décompose numérateur et dénominateur, puis on simplifie les facteurs communs :

$$\dfrac{84}{120} = \dfrac{2^2 \times 3 \times 7}{2^3 \times 3 \times 5} = \dfrac{7}{2 \times 5} = \dfrac{7}{10}$$

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Exercices corrigés

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1

Multiples et diviseurs

★☆☆

a) $126$ est-il un multiple de $7$ ? b) $9$ est-il un diviseur de $243$ ? c) $15$ divise-t-il $85$ ?

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2

Liste des diviseurs

★☆☆

Donner la liste de tous les diviseurs positifs de $36$ puis de $48$. En déduire leur plus grand diviseur commun.

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3

Critères de divisibilité

★☆☆

Parmi $2\,025$ ; $3\,570$ ; $1\,236$, lesquels sont divisibles par $2$ ? par $3$ ? par $5$ ? par $9$ ?

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4

Premier ou non ?

★★☆

Les nombres $91$, $101$ et $143$ sont-ils premiers ?

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5

Décomposer

★☆☆

Décomposer en produit de facteurs premiers : $60$ ; $150$ ; $252$ ; $1\,001$.

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6

Fractions irréductibles

★★☆

Rendre irréductibles : $\dfrac{90}{126}$ et $\dfrac{210}{385}$.

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7

Somme de trois consécutifs

★★☆

Démontrer que la somme de trois entiers consécutifs est toujours un multiple de $3$.

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8

Somme de deux impairs

★★☆

Démontrer que la somme de deux nombres impairs est paire.

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9

Produit de deux consécutifs

★★★

Démontrer que le produit de deux entiers consécutifs est pair.

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10

Carré d'un pair

★★☆

Démontrer que le carré d'un nombre pair est un multiple de $4$.

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11

Parité et carré

★★★

Montrer que si $n^2$ est pair, alors $n$ est pair.

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12

Carreaux

★★☆

On veut carreler une pièce de $3{,}60$ m sur $2{,}52$ m avec des carreaux carrés les plus grands possibles, sans découpe. Quelle est la taille d'un carreau (en cm) ? Combien en faut-il ?

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13

Rencontre de deux phares

★★★

Un phare s'allume toutes les $12$ s, un autre toutes les $18$ s. Ils s'allument ensemble à minuit. Au bout de combien de temps s'allument-ils de nouveau ensemble ?

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14

Nombre de diviseurs

★★★

On admet qu'un nombre $2^a \times 3^b$ a $(a + 1)(b + 1)$ diviseurs. Combien de diviseurs a $72$ ? Les lister.

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15

Multiple de 6

★★☆

Montrer que si un entier est divisible par $2$ et par $3$, il est divisible par $6$. Appliquer à $4\,578$.

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16

Simplifier une racine avec la décomposition

★★☆

Décomposer $180$ puis simplifier $\sqrt{180}$.

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17

Somme de fractions

★★☆

Calculer et donner le résultat sous forme irréductible : $\dfrac{5}{12} + \dfrac{7}{18}$.

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18

Conjecture fausse

★★★

Pour $n = 1, 2, 3, 4$, le nombre $n^2 + n + 41$ est premier. Est-il toujours premier ? (Tester $n = 40$.)

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19

Reste d'une division

★★☆

Quel est le reste de la division euclidienne de $2\,027$ par $9$ ? En déduire le plus petit entier à ajouter pour obtenir un multiple de $9$.

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20

Paquets de billes

★★☆

Léo a moins de $100$ billes. En les rangeant par $4$, il en reste $1$ ; par $5$, il en reste $1$ ; par $6$, il en reste $1$. Combien a-t-il de billes ?

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