Hors programme lycée / Arithmétique 17 exercices corrigés

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1. Division euclidienne E.1718 On donne la division euclidienne de 195 695 par 3 : 195695 = 65231 × 3 + 2 1 En étudiant le produit (65231 × 3+2) × 2 , déterminer la division euclidienne de 195695 × 2 par 3. 2 Faire de même pour la division euclidienne de 195 695 × 3 par 3. 3 Compléter le tableau suivant : n 1 2 3 4 5 6 7 Division euclidienne de 195695 × n E.16 On admet qu’on obtient le même reste en divisant un entier par 9 qu’en divisant la somme de ses chiffres par 9. Par exemple: 8753 = 972 × 9 + 5 le reste est donc 5. 8 + 7 + 5 + 3 = 23 = 2 × 9 + 5 le reste est également 5. Sur les billets de banque en euros figure un code de 11 chiffres précédé d’une lettre. On remplace la lettre par son rang dans l’alphabet habituel comportant 26 chiffres. On obtient ainsi un entier à 12 ou 13 chiffres et on cherche le reste de la divi-sion de ce nombre par 9 . Ce reste est le même pour tous les billets authentiques et il vaut 8 . Exemple : Code : s 00 212 913 862 Rang dans l’alphabet de la lettre s : 19 Nombre obtenu : 1 900 212 913 862 Reste pour ce billet: 8 1 Le code u 01 308 937 097 figure sur un billet de banque. a Donner l’entier à 13 chiffres correspondant à ce code. b Calculer le reste de la division par 9 de la somme des 13 chiffres de cet entier. c Que peut-on dire de ce billet? 2 Sur un billet authentique figure le code s 02 166 448 10 x , x pour le dernier chiffre illisible. Montrer que x +42 est congru à 8 modulo 9. En déduire x . 3 Sur un autre billet authentique la partie du code formé par les 11 chiffres est 16 122 340 242 , mais la lettre qui les précède est effacée. On appelle n le rang dans l’alphabet de la lettre effacée. a Déterminer les valeurs possibles de n . b Quelles sont les possibilités pour la lettre effacée? 2. Pgcd avec l’algorithme euclidien E.13 Pour rendre irréductible la fraction 6452 3241 , nous allons calculer le PGCD des entiers 6452 et 3241? https://chingmath.fr sacados/1718 chapExoCorrec/16 sacados/16 20euro2020s0021291386s0021291386 chapExoCorrec/13 sacados/13 DividendeDiviseurReste64523241..............................×6452...3241...×............×............×............
E.14 Dans une maison nouvellement con-struite, on veut carreler les sols de certaines pièces. 1 Le sol de la salle à manger est un rectangle de longueur 4 ; 54 m et de largeur 3 ; 75 m . On veut carreler cette pièce avec des car-reaux carrés de 33 cm de côté. On commence la pose par un ˇ coin ı de la pièce comme le suggère la figure ci-contre. Calculer le nombre de car-reaux non découpé qui auront été posés. 2 Le sol de la cuisine est un rectangle de longueur 4 ; 55 m et de largeur 3 ; 85 m . On veut carreler cette pièce avec un nombre entier de dalles carrées, sans aucune découpe. a Donner la liste des diviseurs de 455 puis la liste des diviseurs de 385. b Donner la liste des diviseurs communs à 455 et 385. c Quel est alors le plus grand côté possible des dalles carrées à utiliser pour carreler cette cuisine? 3 On dispose de dalles rectangulaires de longueur 24 cm et de largeur 15 cm . a Donner la liste des multiples de 24 inférieurs à 400, puis la liste des multiples de 15 inférieurs à 400 b Donner la liste des multiples communs à 24 et 15, in-férieurs à 400. c Quelle serait la longueur du côté de la plus petite pièce carrée qui pourrait être carrelée avec un nombre entier de dalles de ce type, sans aucune découpe? E.3328 1 À l’aide de l’algorithme d’Euclide, compléter le tableau ci-dessous afin de déterminer le PGCD des nombres 240 et 36 : 2 Rendre la fraction 240 36 irréductible en effectuant une unique simplification. Par quel entier avez-vous simpli-fié? Justifier votre démarche. E.4995 1 Déterminer à l’aide de l’algorithme d’Euclide le PGCD des entiers 410 et 246 : 2 a Simplifier la fraction 246 410 . b Effectuer les calculs suivants : 246 410 − 8 5 ; 1 246 − 1 410 E.3329 1 Calculer le Plus Grand Commun Diviseur (PGCD) de 496 et de 806. 2 Écrire 496 806 sous la forme d’une fraction irréductible. 3 Calculer 496 806 − 3 26 (on donnera le résultat sous la forme d’une fraction irré-ductible) E.3749 Déterminer, à l’aide de l’algorithme d’Euclide, le PGCD des entiers a et b : a a = 354 ; b = 20 b a = 1 456 ; b = 256 c a = 17 ; b = 3941 d a = 256 419 ; b = 3 866 E.6077 On considère l’équation ( E ) : 44 · x + 35 · y = 2 x ∈ N ; y ∈ N 1 a À l’aide de l’algorithme d’Euclide, montrer que les entiers 44 et 35 sont premiers entre eux. b Déterminer un couple ( x 0 ; y 0 ) vérifiant la relation: 44 · x 0 + 35 · y 0 = 1 2 En déduire l’ensemble des solutions de l’équation ( E ) . 3. Entiers, PGCD, PPCM E.259 1 Donner la décomposition en produit de facteurs premiers des entiers naturels suivants : a 25 × 72 b 54 × 12 c 32 × 84 d 100 × 98 2 Déduire de la question 1 , déterminer : a Le PGCD du couple (25 × 72 ; 54 × 12) ; b Le PPCM du couple (32 × 84 ; 100 × 98) d’entiers na- turels. 3 Utiliser un arbre de diviseurs pour déterminer l’ensemble des diviseurs de l’entier 315. E.277 1 Déterminer les décompositions en produit de facteurs pre-miers des entiers suivants : a 36 × 54 b 125 × 134 c 280 × 24 2 En déduire le PGCD et le PPCM du couple (6720 ; 16750) d’entiers naturels. https://chingmath.fr chapExoCorrec/14 sacados/14 chapExoCorrec/3328 sacados/3328 DividendeDiviseurReste24036.....................×240...36...×............×............ chapExoCorrec/4995 sacados/4995 DividendeDiviseurReste410246.....................×410...246...×............×............ chapExoCorrec/3329 sacados/3329 chapExoCorrec/3749 sacados/3749 chapExoCorrec/6077 sacados/6077 chapExoCorrec/259 sacados/259 chapExoCorrec/277 sacados/277
4. Développement illimité E.1822 On considère la suite ( u n ) géométrique de premier terme u 0 =2 et de raison 3. 1 a Déterminer les termes u 1 , u 2 , u 3 et u 4 . b Donner l’écriture en base 7 de u 2 . c Montrer que l’écriture en base 7 est 105 7 . d Pour obtenir l’écriture en base 7 de u 4 , un élève a ef-fectué la multiplication ci-dessous. Dire s’il a ou non raison et expliquer pourquoi. 1 0 5 × 3 3 1 5 2 a Montrer que : u 5 =486 . b On considère la fonction f , extrait d’un algorithme, et prenant pour argument a un entier naturel : Fonction f(a) L ← liste vide x ← a Tant que x>0 r ← reste de la division euclidienne de x par 7 Ajouter r en tête de la liste L x ← q Fin Tant Renvoyer L Compléter le tableau ci-dessous afin d’y inscrire les dif-férentes valeurs prises par les variables de la fonction f lors d’un appel à la fonction f à l’aide du paramètre a =486 : r q L x Initialisation vide 486 Fin étape 1 Fin étape 2 . . . . . . Expliquer le lien entre les éléments de la liste L et l’écriture de u 5 en base 7. 3 On a divisé le terme u 10 de la suite ( u n ) par un certain entier. On obtient le quotient Q dont l’écriture décimale est Q =14 ; 727 272 727 272 72 ::: écriture dans laquelle les chiffres 7 et 2 se répètent à l’infini. On note ( v n ) la suite géométrique de premier terme 0 ; 72 et de raison 0 ; 01 . a Calculer v 0 + v 1 + v 2 b On pose S n = v 0 + v 1 + v 2 + ··· + c n où n est un entier na-turel non nul. c Calculer S n . En déduire lim n ↦→ + ∞ S n . d En déduire une écriture de 0 ; 727 272 : : : où les chiffres 7 et 2 se répètent à l’infini sous la forme du quotient de deux entiers. Quel est le nombre par lequel on a divisé u 10 ? 5. Triplet pythagoricien E.1953 1 Montrons que le triplet 2 mn ; m 2 − n 2 ; m 2 + n 2 est un triplet pythagoricien: a Développer et réduire : m 2 − n 2 m 2 − n 2 b Développer et réduire : m 2 + n 2 m 2 + n 2 c Simplifier l’écriture de : 2 · m · n 2 d Établir l’égalité suivante : 2 · m · n 2 + m 2 − n 2 2 = m 2 + n 2 2 Maintenant, nous allons montrer que tout triplet pythagoricien peut s’écrire sous la forme 2 · m · n ; m 2 − n 2 ; m 2 + n 2 . 2 Étude du triplet 16 ; 30 ; 34 a Vérifier que ce triplet est de Pythagore. Par identification avec le triplet général, on doit avoir m et n qui vérifie simultanément les trois lignes (le système suivant) : m 2 − n 2 = 16 2 · m · n = 30 m 2 + n 2 = 34 b Résoudre le système précédent. 1 Pour un triplet pythagoricien a ; b ; c , posons : m 2 = c + a 2 ; n 2 = c − a 2 a Établir les égalités suivantes : a = m 2 − n 2 ; b =2 · m · n ; c = m 2 − n 2 6. Théorème de Bezout et algorithme d’Euclide E.3751 Pour chaque équation, déterminer un couple de solution d’entiers ( u ; v ) : a 354 · u + 49 · v = 1 b 34 · u + 57 · v = 1 E.3753 1 Déterminer un couple ( x ; y ) d’entiers solutions de l’équation: 56 · x + 45 · y = 1 2 En déduire un couple ( x ; y ) d’entiers relatifs vérifiant l’égalité: 56 · x + 45 · y = 3 https://chingmath.fr sacados/1822 sacados/1953 chapExoCorrec/3751 sacados/3751 chapExoCorrec/3753 sacados/3753
7. Exercices non-classés E.29 1 Sans la calculatrice, effectuer la division euclidienne de 372 par 15 . 2 Avec la calculatrice, déterminer la division euclidienne de 37 852 par 23 . 3 a 2456 = 17 × 143 + 25 Déduire la division euclidienne de 2 456 par 17 . b 32 247 143 = 225 + 72 143 Déduire la division euclidienne de 32 247 par 143 . c 516 43 = 12 Déduire la division euclidienne de 516 par 43 . d 674 24 = 28 + 1 12 Déduire la division euclidienne de 674 par 24 . e 5460 63 = 86 + 2 3 Déduire la division euclidienne de 5 460 par 63 . E.336 On veut essayer de déterminer le signe des expressions suivantes : 2 y ; x + y ; x − y ; x (2 y − 1) ; − x + y Dans les cas suivants : x> 0 et y> 0 : Positif Négatif On ne peut conclure 2 y x + y x − y x (2 y − 1) − x + y x> 0 et y< 0 : Positif Négatif On ne peut conclure 2 y x + y x − y x (2 y − 1) − x + y E.5302 Le but de cet exercice est de démontrer par l’absurde qu’il existe une infinité d’entiers premiers de la forme 4 n − 1 , où n est un élément de N ∗ (ensemble des entiers naturels non nuls) . 1 Soit E l’ensemble des entiers premiers de la forme 4 n − 1 où n est un élément de N ∗ . Montrer que E a au moins deux éléments. 2 On suppose E fini . Soit P le produit de tous les éléments de E et X =4 P − 1 . a Trouver un minorant de X . b Montrer que X n’est pas divisible par 2 , et en déduire que tout facteur premier de X est soit de la forme 4 n +1 , soit de la forme 4 n − 1 où n est un élément de N ∗ . c Montrer que X possède au moins un facteur premier de la forme 4 n − 1 où n est un élément de N ∗ . 3 En considérant un facteur premier p de X de la forme 4 n − 1 , la définition de P et la relation X =4 P − 1 , achever la démonstration par l’absurde. https://chingmath.fr chapExoCorrec/29 sacados/29 chapExoCorrec/336 sacados/336 chapExoCorrec/5302 sacados/5302