CHP. 2 CONGRUENCES

                     CONGRUENCES                           BTS           TS    SPE MATHS        2011   

    1. CONGRUENCE .

                 Soit a et a ' deux entiers relatifs.

                 Soit m un entier naturel non nul.          

                a et a' sont congrus modulo m  quand on a l'une

                des affirmations équivalentes suivantes qui est vraie.

          •  a et a' ont le même reste dans la division par m  .         ( 1  )

          •  a − a' est un multiple de m .                                                  ( 2 )

          •  Il existe un entier relatif k tel que a − a' = k× m   ( c-à-d   a − a ' est un multiple de m )

          •  Il existe un entier relatif k tel que  a = a ' + k× m    ( c-à-d   a et a ' sont égaux à un multiple de m près )

             JUSTIFICATION:

                 Montrons que :   (  1 ) <=>  (  2 )

               •  ( 1 ) => ( 2 )

              On sait que :     a et a' ont le même reste dans la division par m  .  

               Donc :    Il existe  deux entiers relatifs uniques q et r tels que

                                             a  =  m × q + r          avec   0  ≤ r < m

              De plus:  

                              Il existe  deux entiers relatifs uniques q' et r' tels que

                                    a' =  m × q' + r'          avec   0  ≤ r' <  m

     Enfin     r = r '   c-à-d   r − r ' = 0  comme  a et a' ont le même reste dans la division par m .

            D'où :     a - a ' =  m × q + r − ( m × q' + r'  ) = m × ( q − q ' ) + r − r '

                 c-à-d       a − a ' = m × ( q − q ' )            

                                q − q'  est un entier relatif que l'on peut noter k.

           On a:       a − a ' = m × k

          Ainsi:            a − a ' est bien un multiple de m

                On a bien montré l'implication.

          •  ( 2 ) => ( 1 )

           On sait que :     a − a ' est bien un multiple de m .

            Donc il existe un entier relatif  k tel que   a − a' = k × m

                                                            c-à-d   tel que  a = a' + k × m

             On a en divisant a par m et a ' par m :    

                Il existe  deux entiers relatifs uniques q' et r' tels que

                       a' =  m × q' + r '          avec   0  ≤ r' <  m

               Il existe  deux entiers relatifs uniques q et  r tels que

                       a  =  m × + r          avec   0  ≤ r  <  m

            Donc   a = a'  + k × m   se traduit par :

                          a =  m × q ' + r '  + m k

       c-à-d        a = m (  q' + k ) + r'        avec   0  ≤ r' <  m

                    D'après l'unicité du quotient et du reste pour la division de a par m

                   il vient :       q' + k   = q   et surtout  r = r'

                   a et a ' ont bien le même reste .

             On a l'implication réciproque.

            Conclusion : L'équivalence est avérée.

   2. NOTATION.

            a et a' sont congrus modulo m s'écrit : 

                     a ≡ a '  ( m )           ou        a ≡ a '  [ m ]        a ≡ a '  Modulo m    

    3. PROPRIETE DES CONGRUENCES.

           Soit a et a '   deux entiers relatifs.

           Soit b et b '   deux entiers relatifs.

          Soit m dans IN*.

           Soit p dans IN*.  Soit k  un entier relatif.

           Soit    a ≡ a '  ( m )  et  b ≡ b '  ( m )

                Alors :

                 a − b  ≡  a ' −  b'  ( m )    

                a + b  ≡  a ' +  b'  ( m )  

                a × b ≡  a ' × b'  ( m ) 

                 a  ≡  a' p  ( m )

                k a   ≡  k a'   ( m )

       4. EXEMPLE:

               Montrer que pour tout entier naturel  n on a:

                  53n   −   6n    ≡ 0    [ 1 7 ]

          Réponse:    Au lieu de penser faire une récurrence sur IN on peut dire:

            On a :              53n    =  ( 53 ) n      pour tout n dans IN

              Or                    5=  125 = 17 × 7 + 6           0 ≤ 6 < 17

             Donc                 53     ≡ 6  [ 17 ]

              D'où       ( 5)n  ≡  6n  [ 17 ]                        pour tout entier naturel n

               c-à-d        53n       ≡   6n    [ 17 ]                   pour tout entier naturel n

              c-à-d        53n   −   6n    ≡ 0    [ 1 7 ]                pour tout entier naturel n

                 C'est ce que l'on voulait.

         Le résultat est prouvé  sur IN.

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