Exercices – Division euclidienne, diviseurs, PGCD
BTS SIO SISR 1re année – Mathématiques pour l'informatique – S05
Note
Comment travailler. Cherche d'abord sur papier, avec la méthode du cours : écris les étapes, pas seulement le résultat. Ouvre ensuite « Voir la réponse » pour te corriger. À l'épreuve, aucune réponse sans justification n'est complète.
Exercice 1 – Divisions euclidiennes
Effectuer la division euclidienne de \(a\) par \(b\) et écrire \(a = bq + r\) : \((a, b) = (100, 7)\), \((7, 100)\), \((2\,024, 24)\), \((-23, 6)\).
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| \((a, b)\) | Écriture |
|---|---|
| (100, 7) | \(100 = 7 \times 14 + 2\) |
| (7, 100) | \(7 = 100 \times 0 + 7\) |
| (2024, 24) | \(2024 = 24 \times 84 + 8\) |
| (-23, 6) | \(-23 = 6 \times -4 + 1\) |
Pour \((-23, 6)\) : le reste doit rester entre 0 et 5, donc le quotient est \(-4\) (et non \(-3\)).
Exercice 2 – Vrai ou faux ?
Justifier chaque réponse (preuve ou contre-exemple).
- Si \(6 \mid n\), alors \(3 \mid n\).
- Si \(4 \mid n\) et \(6 \mid n\), alors \(24 \mid n\).
- Si \(a \mid b\) et \(a \mid c\), alors \(a \mid (2b - 3c)\).
- \(0\) divise \(5\).
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- Vrai : \(n = 6k = 3 \times (2k)\).
- Faux : \(n = 12\) est divisible par 4 et par 6, mais pas par 24. (Il est divisible par \(\operatorname{PPCM}(4, 6) = 12\).)
- Vrai : si \(b = ak\) et \(c = ak'\), alors \(2b - 3c = a(2k - 3k')\).
- Faux : \(0 \mid b\) signifie \(b = 0 \times k = 0\) ; seul \(0\) est divisible par \(0\).
Exercice 3 – Critères de divisibilité
Sans effectuer de division, dire par lesquels des nombres 2, 3, 4, 5, 9, 10 chacun des entiers suivants est divisible : 4 536, 1 990, 2 024.
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| \(n\) | par 2 | par 3 | par 4 | par 5 | par 9 | par 10 | Somme des chiffres |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4 536 | oui | oui | oui | non | oui | non | 18 |
| 1 990 | oui | non | non | oui | non | oui | 19 |
| 2 024 | oui | non | oui | non | non | non | 8 |
Exemple de justification pour 4 536 : la somme des chiffres vaut \(4+5+3+6 = 18\), multiple de 9 (donc de 3) ; ses deux derniers chiffres, 36, sont divisibles par 4.
Exercice 4 – Diviseurs
- Lister les diviseurs de 84 et de 90.
- En déduire leurs diviseurs communs et \(\operatorname{PGCD}(84, 90)\).
- Combien de diviseurs positifs possède 36 ? Les regrouper par paires \((d, 36/d)\).
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- Diviseurs de 84 : 1, 2, 3, 4, 6, 7, 12, 14, 21, 28, 42, 84. Diviseurs de 90 : 1, 2, 3, 5, 6, 9, 10, 15, 18, 30, 45, 90.
- Communs : 1, 2, 3, 6 ; \(\operatorname{PGCD}(84, 90) = 6\).
- 36 a 9 diviseurs : (1, 36), (2, 18), (3, 12), (4, 9), (6, 6) (le diviseur 6 est son propre partenaire, puisque \(36 = 6^2\)).
Exercice 5 – Algorithme d'Euclide
Calculer avec l'algorithme d'Euclide, en posant chaque division : \(\operatorname{PGCD}(756, 540)\), \(\operatorname{PGCD}(1\,071, 462)\), \(\operatorname{PGCD}(17, 5)\). Dire si les entiers sont premiers entre eux.
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PGCD(756, 540)
| Étape | Division euclidienne |
|---|---|
| 1 | 756 = 540 × 1 + 216 |
| 2 | 540 = 216 × 2 + 108 |
| 3 | 216 = 108 × 2 + 0 |
\(\operatorname{PGCD}(756, 540) = 108\) : non premiers entre eux.
PGCD(1 071, 462) = 21 (voir le cours).
PGCD(17, 5)
| Étape | Division euclidienne |
|---|---|
| 1 | 17 = 5 × 3 + 2 |
| 2 | 5 = 2 × 2 + 1 |
| 3 | 2 = 1 × 2 + 0 |
\(\operatorname{PGCD}(17, 5) = 1\) : premiers entre eux.
Exercice 6 – Écrans
- Quelle est la taille du plus grand carré qui découpe exactement un écran de \(1\,366 \times 768\) pixels ?
- Même question pour \(1\,920 \times 1\,200\) pixels. Quel est le rapport largeur : hauteur après simplification ?
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- \(\operatorname{PGCD}(1\,366, 768) = 2\) : le plus grand carré a 2 pixels de côté (\(1\,366 = 2 \times 683\) et \(768 = 2^8 \times 3\), 683 est premier avec 768).
- \(\operatorname{PGCD}(1\,920, 1\,200) = 240\) ; \(1\,920 / 240 = 8\) et \(1\,200 / 240 = 5\), soit un rapport \(8 : 5\) (c'est le rapport 8 : 5, ou 16 : 10).
Exercice 7 – PPCM
- Calculer \(\operatorname{PPCM}(12, 18)\) et \(\operatorname{PPCM}(15, 25)\) avec la relation \(\operatorname{PGCD} \times \operatorname{PPCM} = a \times b\).
- Une sauvegarde complète a lieu tous les 12 jours et une vérification d'intégrité tous les 18 jours. Elles ont lieu ensemble le jour 0. Dans combien de jours coïncident-elles de nouveau ?
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- \(\operatorname{PPCM}(12, 18) = \dfrac{12 \times 18}{6} = 36\) ; \(\operatorname{PPCM}(15, 25) = \dfrac{15 \times 25}{5} = 75\).
- Au bout de \(\operatorname{PPCM}(12, 18) = 36\) jours.
Exercice 8 – Démonstration
Montrer que si \(a > b > 0\), alors \(\operatorname{PGCD}(a, b) = \operatorname{PGCD}(a - b, b)\). En déduire une version de l'algorithme d'Euclide qui n'utilise que des soustractions. L'appliquer à \((a, b) = (48, 18)\).
Voir la réponse
Un entier \(d\) qui divise \(a\) et \(b\) divise \(a - b\). Réciproquement, un entier qui divise \(a - b\) et \(b\) divise \(a = (a - b) + b\). Les couples \((a, b)\) et \((a - b, b)\) ont les mêmes diviseurs communs, donc le même PGCD.
Algorithme : tant que \(a \ne b\), remplacer le plus grand des deux par la différence ; à la fin, \(a = b\) = PGCD. Pour \((48, 18)\) :
| a | b |
|---|---|
| 48 | 18 |
| 30 | 18 |
| 12 | 18 |
| 12 | 6 |
| 6 | 6 |
Le PGCD est 6. Cette version est plus lente quand \(a\) est très grand devant \(b\) : par exemple \((1\,000, 3)\) demande de nombreuses soustractions là où une seule division suffit.
Je sais faire
Coche honnêtement ; ce que tu ne coches pas se reprend avant la séance suivante.
- Faire une division euclidienne et écrire \(a = bq + r\) ;
- Appliquer les critères de divisibilité ;
- Calculer un PGCD par Euclide et poser les étapes ;
- Dire si deux entiers sont premiers entre eux ;
- Calculer un PPCM.
Ce que je dois reprendre : ______________________
Ma question à poser à l'enseignant : ______________________