Calculer un inverse modulo n et résoudre ax ≡ b [n] - Exercice 1

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On cherche à résoudre des équations du type 17x≡b[60]17x\equiv b\left[60\right], où xx est un entier relatif.
Question 1

Justifier que 1717 est inversible modulo 6060, puis déterminer, grâce à l'algorithme d'Euclide, un inverse de 1717 modulo 6060 compris entre 00 et 5959.

Correction
Soient nn un entier naturel (n≥2)\left(n\geq 2\right) et aa un entier relatif.
  • aa admet un inverse modulo nn si et seulement si aa et nn sont premiers entre eux.
  • Si au+nv=1au+nv=1 avec uu et vv entiers relatifs, alors au≡1[n]au\equiv 1\left[n\right] : uu est un inverse de aa modulo nn.
  • Appliquons l'algorithme d'Euclide à 6060 et 1717 :
    Le dernier reste non nul vaut 11 : PGCD(60;17)=1\text{PGCD}\left(60;17\right)=1, donc 1717 est inversible modulo 6060.
    On isole les restes non nuls obtenus : 9=60−17×39=60-17\times 3 ; 8=17−9×18=17-9\times 1 ; 1=9−8×11=9-8\times 1.
    Maintenant nous allons remonter l'algorithme d'Euclide en partant du dernier reste non nul :
    1=9−81=9-8
    1=9−(17−9)1=9-\left(17-9\right)
    1=2×9−171=2\times 9-17
    1=2×(60−17×3)−171=2\times\left(60-17\times 3\right)-17
    1=2×60−7×171=2\times 60-7\times 17
    Ainsi 17×(−7)=1−2×6017\times\left(-7\right)=1-2\times 60, donc 17×(−7)≡1[60]17\times\left(-7\right)\equiv 1\left[60\right] : −7-7 est un inverse de 1717 modulo 6060.
    Comme −7+60=53-7+60=53, on a −7≡53[60]-7\equiv 53\left[60\right].
    Vérification : 17×53=901=15×60+117\times 53=901=15\times 60+1
    5353 est un inverse de 1717 modulo 6060
    Question 2

    Résoudre l'équation 17x≡5[60]17x\equiv 5\left[60\right].

    Correction
    17x≡5[60]17x\equiv 5\left[60\right] équivaut successivement à (on multiplie par 5353, et on revient en arrière en multipliant par 1717) :
    53×17x≡53×5[60]53\times 17x\equiv 53\times 5\left[60\right]
    x≡265[60]x\equiv 265\left[60\right] car 53×17=901≡1[60]53\times 17=901\equiv 1\left[60\right]
    x≡25[60]x\equiv 25\left[60\right] car 265=4×60+25265=4\times 60+25
    Vérification : 17×25=425=7×60+517\times 25=425=7\times 60+5
    Les solutions sont les entiers :
    x=25+60kx=25+60k où k∈Zk\in \mathbb{Z}
    Question 3

    Résoudre l'équation 17x+4≡11[60]17x+4\equiv 11\left[60\right].

    Correction
    17x+4≡11[60]17x+4\equiv 11\left[60\right] équivaut successivement à :
    17x≡7[60]17x\equiv 7\left[60\right]
    x≡53×7[60]x\equiv 53\times 7\left[60\right]
    x≡371[60]x\equiv 371\left[60\right]
    x≡11[60]x\equiv 11\left[60\right] car 371=6×60+11371=6\times 60+11
    Vérification : 17×11+4=191=3×60+1117\times 11+4=191=3\times 60+11
    x=11+60kx=11+60k où k∈Zk\in \mathbb{Z}

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