Caractériser la divisibilité : utiliser une combinaison linéaire - Exercice 1

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Question 1
Soit nn un entier relatif. Nous souhaitons déterminer les valeurs de nn pour lesquelles 3n−83n-8 divise 4n+54n+5.

Établir la liste des diviseurs de 4747 dans Z\mathbb{Z}.

Correction
Les diviseurs de 4747 dans Z\mathbb{Z} sont : {−47;−1;1;47}\left\{-47; -1; 1;47\right\} que l'on note également : D(47)={−47;−1;1;47}D\left(47\right)=\left\{-47; -1; 1;47\right\}
Question 2

Montrer que si nn est solution alors 3n−83n-8 divise 4747.

Correction
Soient aa, bb et cc trois entiers relatifs.
Si aa divise bb et cc alors aa divise toute combinaison linéaire de bb et de cc.
  • Autrement dit, si aa divise bb et cc alors aa divise αb+βc\blue{\alpha} b+\purple{\beta} c où α\alpha et β\beta sont deux entiers relatifs.
  • 3n−83n-8 divise 4n+54n+5 et 3n−83n-8 divise 3n−83n-8 alors 3n−83n-8 divise toute combinaison linéaire de 4n+54n+5 et 3n−83n-8.
    Par exemple :
    3n−83n-8 divise (3×(4n+5)+(−4)×(3n−8))\left(\blue{3}\times \left(4n+5\right)+\purple{\left(-4\right)}\times\left(3n-8\right)\right). On a choisi les coefficients pour que les termes en nn s'éliminent : cette combinaison linéaire ne deˊpend plus de\red{\text{ne dépend plus de}} n\red{n}.
    3n−83n-8 divise (12n+15−12n+32)\left(12n+15-12n+32\right)
    3n−83n-8 divise 4747
    Question 3

    Déterminer les valeurs possibles de nn.

    Correction
    Nous savons que 3n−83n-8 divise 4747 et que les diviseurs de 4747 sont {−47;−1;1;47}\left\{-47; -1; 1;47\right\}
    On a donc :
    3n−8=−47⇔3n=−39⇔n=−133n-8=-47\Leftrightarrow 3n=-39\Leftrightarrow n=-13 ou\pink{\text{ou}} 3n−8=−1⇔3n=7⇔n=733n-8=-1\Leftrightarrow 3n=7\Leftrightarrow n=\frac{7}{3} ou\pink{\text{ou}} 3n−8=1⇔3n=9⇔n=33n-8=1\Leftrightarrow 3n=9\Leftrightarrow n=3 ou\pink{\text{ou}} 3n−8=47⇔3n=55⇔n=5533n-8=47\Leftrightarrow 3n=55\Leftrightarrow n=\frac{55}{3}
    N'oublions pas que nn est un entier relatif donc les solutions possibles pour nn sont alors : {−13;3}\left\{-13;3\right\}
    En effet, nous avons seulement montré que si 3n−83n-8 divise 4n+54n+5, alors 3n−83n-8 divise 4747 (condition nécessaire) : les valeurs trouvées sont des candidates, qu'il faut tester.
    Reˊciproquement,\red{\text{Réciproquement,}} il faut vérifier que ces valeurs conviennent, c'est-à-dire que : 3n−83n-8 divise 4n+54n+5
    Si n=−13n=-13 , cela donne −47-47 divise −47-47 ce qui est vrai \green{\text{ce qui est vrai }}.
    Si n=3n=3 , cela donne 11 divise 1717 ce qui est vrai \green{\text{ce qui est vrai }}.
    Finalement, les entiers relatifs nn tels que 3n−83n-8 divise 4n+54n+5 sont :
    {−13;3}\left\{-13;3\right\}

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