Nombres entiers et nombres premiers : arithmétique

Exercices types : 11ère partie - Exercice 1

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On s'intéresse à la formule suivante p21p^{2}-1pp est un nombre premier quelconque diffeˊrent de \red{\text{un nombre premier quelconque différent de }}2\red{2}.
Question 1

Démontrer que quels que soit le nombre premier choisi le résultat est un multiple de 44 .
Autrement dit, démontrer que quels que soit le nombre premier choisi le résultat p21p^{2}-1 est un multiple de 44 .

Correction
Soit pp un nombre premier quelconque différent de 22
L'expression p21p^{2}-1 nous rappelle une identité remarquable.
    Identiteˊ remarquable\purple{\text{Identité remarquable}}
  • a2b2=(ab)(a+b){\color{blue}a}^{2} -{\color{red}b}^{2}=\left({\color{blue}a}-{\color{red}b}\right)\left({\color{blue}a}+{\color{red}b}\right)

Il vient alors que :
p21=(p1)(p+1)p^{2}-1=\left(p-1\right)\left(p+1\right)
Or on rappelle que pp est un nombre premier différent de 22 .
pp est alors divisible par 11 et par lui même.
Il en résulte donc que pp est obligatoirement\red{\text{obligatoirement}} un nombre impair dans notre situation. En effet, le seul\red{\text{le seul}} nombre pair premier est 22.
Dans ce cas ;
pp étant impair alors p1p-1 est pair . Autrement dit, p1=2kp-1=2k(kZ)\left( k\in \mathbb{Z} \right)
pp étant impair alors p+1p+1 est pair . Autrement dit, p+1=2kp+1=2k'(kZ)\left( k'\in \mathbb{Z} \right)
Il s'ensuit que :
(p1)(p+1)=2k×2k\left(p-1\right)\left(p+1\right)=2k \times 2k'
(p1)(p+1)=4×k×k\left(p-1\right)\left(p+1\right)=4\times k \times k'
p21=4×k×kp^{2}-1=\red{4}\times k \times k'
Finalement :
Quels que soit le nombre premier choisi le résultat p21p^{2}-1 est un multiple de 44 .