Résolution d'équations modulaires simples ax = b mod n
Terminale générale Spé · Option Mathématiques Expertes
À retenir
• ax b n ax - ny = b (équation diophantienne). • Une solution existe d = PGCD(a, n) b. • Si PGCD(a, n) = 1, il existe une solution unique modulo n obtenue en multipliant par l'inverse de a modulo n. • Pour n petit, on peut simplement tester les valeurs de x \0, 1, , n - 1\ dans un tableau de valeurs.
Le cours
1. Équation modulaire du premier degré On cherche les entiers x tels que ax b n, avec a, b Z et n N^* donnés. Comme tout entier est congru à l'un des restes 0, 1, , n - 1, il suffit de trouver les solutions parmi ces restes : l'ensemble des solutions est une réunion de classes x x_0 n. 2. Cas où a et n sont premiers entre eux Il existe alors un inverse u de a modulo n : au 1 n. En multipliant les deux membres par u, on obtient une solution unique modulo n : ax b n x ub n Exemple : 2 5 = 10 1 9, donc 5 est l'inverse de 2 modulo 9, et 2x 7 9 x 35 8 9. 3. Méthode générale 1. Pour un petit modulo, dresser le tableau des valeurs de ax pour x \0, 1, , n - 1\. 2. Sinon, chercher l'inverse u en testant a 1, a 2, … jusqu'à obtenir 1 modulo n, puis multiplier par u. 3. Toujours vérifier en remplaçant x par la solution trouvée. 4. Si a et n ont un diviseur commun d > 1 Il y a soit aucune solution (si d ne divise pas b), soit plusieurs classes modulo n. Exemple : 4x 6 10 a pour solutions x 4 et x 9 10 (car 16 36 6), c'est-à-dire x 4 5. Ce critère sera justifié dans le chapitre sur le PGCD et le théorème de Bézout.
Dans ce chapitre
- Décomposition en produit de facteurs premiers de Collège
- Raisonnement par récurrence et démonstrations de Terminale
- Divisibilité, division euclidienne et multiples du Collège et Seconde
- Propriétés fondamentales de la divisibilité dans Z et transitivité
- Existence et unicité du quotient et reste de la division euclidienne
- Compatibilité des congruences avec l'addition, multiplication et puissances
- Calculs de puissances modulo n et cycles périodiques des restes
- Critères de divisibilité démontrés par les congruences (par 3, 9, 11)
- Résolution d'équations modulaires simples ax = b mod n
- Tableaux de congruence pour l'étude de divisibilité de polynômes entiers
- Applications de l'arithmétique modulaire : clés de contrôle (RIB, ISBN, NIR)
- Divisibilité et division euclidienne dans ℤ
- Congruences dans ℤ et arithmétique modulaire
- Bilan : Synthèse et méthode sur Arithmétique : Divisibilité, division euclidienne et congruences