\documentclass[xcolor={hyperref,dvips,ps2pdf},dvips]{beamer}
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\mode<presentation>
{
\usetheme[secheader]{Madrid}
\setbeamercovered{highly dynamic}
}
\title[ARITHM\'ETIQUE I] {ARITHM\'ETIQUE II\\ Nombres Premiers}
\subtitle
{}
\author[] {Guillaume CONNAN }
\institute{Lycée Jean PERRIN}
\date[Septembre 2006] {Septembre 2006}
\subject{}
\AtBeginSubsection[]
{
\begin{frame}<beamer>
\frametitle{Sommaire}
\tableofcontents[currentsection,currentsubsection]
\end{frame}
}
\beamerdefaultoverlayspecification{<+->}
\begin{document}
\begin{frame}
\titlepage
\end{frame}
\begin{frame}
\frametitle{Sommaire}
\tableofcontents
\end{frame}
\section{Nombres premiers}
\subsection{Nombres premiers - Nombres composés}
\begin{frame}
Quoi de plus simple qu'un nombre premier :
\begin{Definition}
Un entier naturel est dit premier s'il est supérieur ( i.e. supérieur ou égal ) à 2 et n'est
divisible que par 1 et lui-même.
\end{Definition}
\end{frame}
\begin{frame}
\begin{propriete}\label{infinite}
Tout entier naturel admet au moins un diviseur premier.
\end{propriete}
\end{frame}
\begin{frame}
\begin{theorem}
Il y a une infinité de nombres premiers.
\end{theorem}
\end{frame}
\begin{frame}
\frt{Comment vérifier qu'un nombre est premier~?}
Sortons nos machines et
observons les diviseurs de 1321 par exemple : si aucune des 1319 divisions ne
<<~tombe juste~>>, alors on pourra dire que 1321 premier.
Et puis d'abord, il est impair, il ne semble pas être divisible par 3, alors
pourquoi pas...
\end{frame}
\begin{frame}
\begin{center}
\tiny{ {\setlength{\tabcolsep}{0.1cm}
\begin{tabular}{|c|cccccccccccc|}
\hline
diviseur& 2& 3& 4& 5& 6& 7&8&9&10&11&12&13\\ \hline
quotient&660,5&440,3&330,3&264,2
&220,2&188,7&165,1&146,8&132,1& 120,1& 110,1&101,6\\ \hline
diviseur &14&15&16&17&18&19&20&21&22&23&24&25\\ \hline
quotient &94,36&88,07&82,56&77,71&73,39&69,53 &66,05&62,90&60,05&57,43
&55,04&52,84\\ \hline diviseur&26&27&28&29&30&31&32&33&34&35&36&37 \\ \hline
quotient&50,81&48,93&47,18& 45,55& 44,03&42,61&41,28&40,03&38,85&37,74 &36,69&
35,70\\ \hline
\end{tabular}}
}
\end{center}
\end{frame}
\begin{frame}
\begin{definition}
Un entier naturel \emph{autre que 1} qui n'est pas premier est dit
\textbf{composé}.
\end{definition}
\end{frame}
\subsection{Tests et cribles}
\begin{frame}[fragile]
\frt{Premier or not premier~?}
{\tiny
\begin{Verbatim}
test1(n):={
local k;
L:=[]; //on crée une liste vide au départ pour y placer les diviseurs de n
for(k:=2;k*k<=n;k++){ //pour travailler sans approximation
if (n mod k==0) {return n+'' n'est pas premier''//si k divise n, n n'est pas premier
}
return n+" est premier."// sinon n est premier
}:;
\end{Verbatim}
\end{frame}
}
\begin{frame}[fragile]
\frt{Crible d'Ératosthène}
{\tiny
\begin{Verbatim}
Erato(n):={
local x,j,k,m,q,P;
x:=[seq(1,j=1..n+1)] // on crée une liste de n+1 nombres valant tous 1 au départ
x[1]:=0; // 0 et 1 ne sont pas premiers donc on les "raye" en leur associant 0
for(k:=2;k*k<=n;k++){ // on teste les entiers de 2 à racine carrée de n
if (x[k]==1) { // si le keme nombre n'est pas barré
for(m:=2;m<=floor(n/k);m++){
x[k*m]:=0; // on barre tous ses multiples
}}}
P:=[]; // on crée une liste vide
for(q:=2;q<=n;q++){
if (x[q]==1) { // si q n'est pas barré
P:=append(P,q); // on ajoute q à la liste des premiers
}
}
return P
}:;
\end{Verbatim}}
\end{frame}
\subsection{Décomposition des entiers en produit de nombres premiers}
\begin{frame}
\begin{propriete}
Tout entier $n$ supérieur à 2 se décompose en produit fini de nombres
premiers.
\end{propriete}
\pause
La démonstration la plus simple (mais pas la plus intéressante) consiste à
raisonner par récurrence sur $n$.
\end{frame}
\begin{frame}
\begin{theorem}
Tout entier $n$ supérieur à 2 admet une et une seule (à l'ordre près
des termes) décomposition en produit fini de nombres
premiers
\end{theorem}
\end{frame}
\begin{frame}[fragile]
\frt{Décomposition informatique}
{\tiny
\begin{Verbatim}
decompo(n):={
local L,D,N,k;
D:=[]; //liste des diviseurs premiers, vide au départ
L:=Erato(n); // on utilise la procédure précédente
N:=n; // N est l'entier mobile dont on cherche les diviseurs
while (contains(L,N)==0){ // tant que N n'est pas premier
for(k:=0;k<length(L);k++){// length(L)=nombre d'éléments de L
if (N mod L[k]==0){ D:=append(D,L[k]); // si le keme premier divise N, on le rajoute à D
N:=iquo(N,L[k]); // on divise N par ce nombre premier
break; // on recommence la boucle au cas où le keme premier divise encore n
}
}
}
D:=append(D,N); // on n'oublie pas n au cas où il est premier
}:;
\end{Verbatim}
}
\end{frame}
\begin{frame}[fragile]
Pour être honnête, il existe la fonction \textsf{ifactor} qui donne directement la décomposition en produit de facteurs premiers.
\begin{Verbatim}
ifactor(500) ;
\end{Verbatim}
\end{frame}
\section{Exercices}
{\footnotesize
\begin{frame}
\begin{exobeam}
\begin{enumerate} \item \textbf{Démonstration de cours.}
Démontrer qu'il existe une infinité de nombres premiers.
\item Soit $p$ un nombre premier strictement plus grand que 2. Démontrer
que $p$ est congru à 1 ou à $-1$ modulo 4. Donner deux exemples de chacun de ces cas.
\textsl{Le but de ce qui suit est de répondre à la question suivante :} « \textsl{Les nombres premiers} $p$ \textsl{congrus à} $-1$
\textsl{modulo} 4 \textsl{sont-ils en nombre fini ?} »
Supposons que ce soit le cas : soit $n$ le nombre des nombres premiers congrus à $-1$ modulo 4 ; notons $A = p_{1}p_{2}\cdots p_{n}$ le
produit de ces nombres et $B = 4A - 1$.
\item Montrer que $B$ est congru à $-1$ modulo 4.
\item Soit $q$ un diviseur premier de $B$. Montrer que $q$ est distinct de
chacun des nombres $p_{1},~p_{2},~\cdots,~ p_{n}$ précédents.
Montrer que parmi les diviseurs premiers de $B$, l'un au moins est congru à $-1$ modulo 4.
\item Quelle réponse apporter à la question posée ?
\end{enumerate}
\end{exobeam}
\end{frame}
}
{\tiny
\begin{frame}
\begin{exobeam}
Les nombres 1; 11; 111; 1111 etc. sont des nombres que l'on appelle rep-units (répétition de l'unité). Ils ne s'écrivent qu'avec des
chiffres 1. Ces nombres possèdent de nombreuses propriétés : nous allons en découvrir quelques-unes.
Pour $k$ un entier strictement positif, on note $N_k$ le rep-unit qui s'écrit avec $k$ chiffres 1.
\begin{enumerate}
\item Citez deux nombres premiers inférieurs à 10 n'apparaissant jamais dans la décomposition d'un rep-unit. Justifiez rapidement votre
réponse.
\item À quelle condition sur $k$ le nombre 3 apparaît-il dans la décomposition du rep-unit $N_k$~? Justifiez brièvement votre réponse.
\item Pour $k\se1$, $N_k=\ds\sum_{i=0}^{k-1}10^i=1+10^1+10^2+\cdots+10^{k-1}$ Justifiez l'égalité suivante pour tout $k\se1$ $$9N_k=10^k-1$$
\item Le tableau ci-dessous donne les restes de la division par 7 de $10^k$, pour $k\in[\![1,8]\!]$
\sm
\begin{tabular}{|c|c|c|c|c|c|c|c|c|}
\hline
k&1&2&3&4&5&6&7&8\\
\hline Reste de la division de $10^k$ par 7&3&2&6&4&5&1&3&2\\
\hline
\end{tabular}
\sm
Soit $k$ un entier strictement positif. Démontrez que
$$10^k\equiv 1[7]\ssi k \text{ est un multiple de } 6$$
Déduisez-en que 7 divise $N_k$ si et seulement si 6 divise $k$.
\end{enumerate}
\end{exobeam}
\end{frame}
}
\end{document}