Divisibilité
Le cadenas d'un casier de gymnase a un code à quatre chiffres de la forme $5X4Y$. Lucas sait que ce nombre est divisible par $4$ et par $9$, mais il a oublié $X$ et $Y$. Peut-il retrouver tous les codes possibles sans essayer les cent combinaisons une par une ? Oui, avec les critères de divisibilité et un peu d'ordre.
Multiples, diviseurs et division euclidienne
Effectuer la division euclidienne de $a$ par $b$, c'est trouver le quotient $q$ et le reste $r$ tels que $a = b \times q + r$ avec $0 \leqslant r < b$.
Nombres figurés : les nombres pentagonaux
Certaines suites de nombres se construisent en dessinant des points : on passe d'un terme au suivant en ajoutant une nouvelle couche de points. Pour les nombres pentagonaux, on ajoute à chaque étape un côté de pentagone, et le nombre de points ajoutés augmente de $3$ à chaque fois.
Sur une plateforme de streaming, les séries sont regroupées en saisons. Si une série compte au total $42$ épisodes, indiquer lesquelles des affirmations suivantes sont…
Sur une plateforme de streaming, les séries sont regroupées en saisons. Si une série compte au total $42$ épisodes, indiquer lesquelles des affirmations suivantes sont vraies et lesquelles sont fausses, en justifiant brièvement la réponse :
- a) Le nombre $6$ est un diviseur de $42$.
- b) $42$ est un multiple de $5$.
- c) $42$ est divisible par $14$.
Calculer mentalement et écrire sur le cahier : a) Les cinq premiers multiples de $12$. b) Tous les diviseurs du nombre $24$. c) Les multiples de $7$ compris entre $30$…
Calculer mentalement et écrire sur le cahier :
- a) Les cinq premiers multiples de $12$.
- b) Tous les diviseurs du nombre $24$.
- c) Les multiples de $7$ compris entre $30$ et $60$.
Observer les nombres polygonaux suivants, qui représentent les nombres pentagonaux. Les premiers termes sont $1, 5, 12, 22...$ a) Dessiner sur le cahier la disposition…
Observer les nombres polygonaux suivants, qui représentent les nombres pentagonaux. Les premiers termes sont $1, 5, 12, 22...$
- a) Dessiner sur le cahier la disposition des points du cinquième nombre pentagonal.
- b) En suivant la série, quelle est la valeur du cinquième et du sixième nombre pentagonal ?
- c) Vérifier si le dixième nombre pentagonal ($145$) est divisible par $3$, par $5$ et par $11$.
Vous pouvez le faire sur papier et envoyer une photo de votre réponse.
Les critères de divisibilité
Pour savoir si un nombre est divisible par un autre sans poser la division, on utilise des critères de divisibilité. Les congruences, présentées juste après, permettent de les démontrer.
Pourquoi ça marche ? Comme $100 = 4 \times 25$, toutes les centaines sont divisibles par $4$ : seuls les deux derniers chiffres comptent. De même $1\,000 = 8 \times 125$ pour le critère par $8$. Pour $3$ et $9$, c'est parce que $10 = 9 + 1$, $100 = 99 + 1$, etc. : chaque chiffre « vaut » lui-même, à un multiple de $9$ près.
Congruences et démonstration des critères
Une imprimerie municipale de Nantes a produit $1\,342$ calendriers et les employés doivent les emballer dans des cartons de $4$ unités exactement, sans qu'il en reste…
Une imprimerie municipale de Nantes a produit $1\,342$ calendriers et les employés doivent les emballer dans des cartons de $4$ unités exactement, sans qu'il en reste aucun.
- a) Sans effectuer de division posée ni appliquer encore la règle complète, faire une estimation rapide : sachant que $1\,300$ et $40$ sont des multiples de $4$, expliquer s'il est raisonnable de penser qu'il restera des calendriers.
- b) Appliquer le critère de divisibilité par $4$ en ne regardant que les deux derniers chiffres pour vérifier l'estimation.
- c) À la vue du résultat, indiquer combien de calendriers restent après avoir rempli le maximum de cartons complets de $4$, ou bien combien de calendriers manqueraient pour compléter un carton de plus.
Marc doit vérifier lors d'un contrôle si le nombre $3\,522$ est divisible par $6$. Dans sa copie, il écrit : « Comme le dernier chiffre est $2$, le nombre est divisible…
Marc doit vérifier lors d'un contrôle si le nombre $3\,522$ est divisible par $6$. Dans sa copie, il écrit : « Comme le dernier chiffre est $2$, le nombre est divisible par $2$. Cependant, comme ce dernier chiffre ($2$) n'est pas divisible par $3$, le nombre $3\,522$ ne peut pas être divisible par $6$ ».
- a) Repérer l'erreur de raisonnement que commet Marc en vérifiant la divisibilité par $3$ et expliquer pourquoi son raisonnement est incorrect.
- b) Appliquer correctement les critères de divisibilité par $2$ et par $3$ pour déterminer si $3\,522$ est ou non divisible par $6$.
Un jeu vidéo demande de saisir un code à quatre chiffres pour débloquer un niveau : $345\$. Aider le joueur à trouver le dernier chiffre pour que le nombre vérifie les…
Un jeu vidéo demande de saisir un code à quatre chiffres pour débloquer un niveau : $345\_$. Aider le joueur à trouver le dernier chiffre pour que le nombre vérifie les conditions suivantes :
- a) Le nombre est divisible à la fois par $2$ et par $5$.
- b) Le nombre est divisible par $3$, mais pas par $2$.
- c) Le nombre est un multiple de $9$.
Nombres premiers et décomposition en facteurs premiers
Les premiers nombres premiers sont $2$, $3$, $5$, $7$, $11$, $13$, $17$, $19$, $23$, $29$, $31$… Le nombre $1$ n'est pas premier (il n'a qu'un seul diviseur). Pour savoir si un nombre est premier, on teste les critères de divisibilité puis les petits nombres premiers.
Méthode : on divise successivement par le plus petit nombre premier possible jusqu'à obtenir $1$.
Observer les nombres qui apparaissent sur le panneau suivant et les classer en nombres premiers ou nombres composés.
Observer les nombres qui apparaissent sur le panneau suivant et les classer en nombres premiers ou nombres composés.
Effectuer la décomposition en produit de facteurs premiers des entiers naturels suivants. Penser à écrire le résultat final sous la forme d'un produit de puissances : a)…
Effectuer la décomposition en produit de facteurs premiers des entiers naturels suivants. Penser à écrire le résultat final sous la forme d'un produit de puissances :
- a) $36$
- b) $60$
- c) $126$
PGCD et PPCM
Pourquoi ? Un diviseur commun ne peut contenir que ce qui est dans les deux nombres ; un multiple commun doit contenir tout ce qui est dans l'un ou dans l'autre.
Calculer le PGCD et le PPCM des couples de nombres suivants : a) $10$ et $15$ b) $20$ et $30$ c) $8$ et $12$
Calculer le PGCD et le PPCM des couples de nombres suivants :
- a) $10$ et $15$
- b) $20$ et $30$
- c) $8$ et $12$
Deux lumières d'un clavier « gamer » clignotent différemment. La lumière bleue s'allume toutes les $6$ secondes et la lumière orange toutes les $9$ secondes. Si elles se…
Deux lumières d'un clavier « gamer » clignotent différemment. La lumière bleue s'allume toutes les $6$ secondes et la lumière orange toutes les $9$ secondes. Si elles se sont allumées en même temps à l'instant présent, combien de secondes s'écouleront avant qu'elles ne soient de nouveau allumées simultanément pour la première fois ?
Sachant que le produit de deux nombres est $2160$ et que leur PGCD est $12$ : a) Calculer le PPCM de ces nombres en utilisant la relation entre PGCD et PPCM. b) Si l'un…
Sachant que le produit de deux nombres est $2160$ et que leur PGCD est $12$ :
- a) Calculer le PPCM de ces nombres en utilisant la relation entre PGCD et PPCM.
- b) Si l'un des nombres est $60$, quel est l'autre nombre ?
- c) Effectuer la décomposition en produit de facteurs premiers des deux nombres pour vérifier que les résultats des questions précédentes sont corrects.
Problèmes : partager ou se retrouver
Deux types de problèmes reviennent sans cesse.
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Partager en parts égales sans reste, avec le plus grand nombre de parts ou des parts les plus grandes possible : on cherche un PGCD.
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Deux événements qui se répètent et qui doivent coïncider de nouveau : on cherche un PPCM.
Manon a $24$ autocollants d'étoiles et $16$ autocollants de planètes. Elle veut préparer des pochettes cadeaux identiques (avec le même nombre d'étoiles et le même…
Manon a $24$ autocollants d'étoiles et $16$ autocollants de planètes. Elle veut préparer des pochettes cadeaux identiques (avec le même nombre d'étoiles et le même nombre de planètes dans chacune) sans qu'il lui reste aucun autocollant.
Quel est le nombre maximal de pochettes qu'elle peut préparer ? Combien d'autocollants de chaque sorte y aura-t-il dans chaque pochette ?
Trois chaînes de streaming* commencent à diffuser un contenu spécial aujourd'hui à 10 h du matin. La chaîne A diffuse un tirage au sort toutes les $18$ heures. La chaîne…
Trois chaînes de streaming commencent à diffuser un contenu spécial aujourd'hui à 10 h du matin.
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La chaîne A diffuse un tirage au sort toutes les $18$ heures.
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La chaîne B diffuse une interview toutes les $24$ heures.
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La chaîne C diffuse un tournoi toutes les $30$ heures.
Au bout de combien de jours au minimum les trois événements coïncideront-ils de nouveau au même horaire ? À quelle heure et quel jour de la semaine cela aura-t-il lieu si nous sommes lundi aujourd'hui ?
Une entreprise de logistique doit organiser trois types de colis d'aide dans des conteneurs de transport. Elle dispose de $144$ cartons de couvertures, $120$ cartons de…
Une entreprise de logistique doit organiser trois types de colis d'aide dans des conteneurs de transport. Elle dispose de $144$ cartons de couvertures, $120$ cartons de denrées non périssables et $84$ cartons de kits d'hygiène.
Elle veut charger le plus grand nombre possible de conteneurs identiques, de façon que chaque conteneur contienne le même nombre de cartons de chaque type et qu'il ne reste aucun carton dans l'entrepôt.
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Combien de conteneurs pourra-t-on expédier ?
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Quelle quantité de cartons de chaque type y aura-t-il dans chaque conteneur ?
Chiffres inconnus et plusieurs conditions
Quand on cherche un ou plusieurs chiffres qui doivent respecter plusieurs critères à la fois, on traite chaque condition séparément, puis on garde les valeurs communes.
Retour au début : le code $5X4Y$. Divisible par $4$ : $4Y$ doit être un multiple de $4$, donc $Y \in \{0, 4, 8\}$. Divisible par $9$ : $5 + X + 4 + Y = 9 + X + Y$ doit être un multiple de $9$. Si $Y = 0$, alors $X = 0$ ou $X = 9$ : $5\,040$ et $5\,940$. Si $Y = 4$, alors $X = 5$ : $5\,544$. Si $Y = 8$, alors $X = 1$ : $5\,148$. Lucas a donc exactement quatre codes à essayer.
Un programmeur conçoit un code d'accès à quatre chiffres. Le code est de la forme $35A2$, où $A$ est un chiffre inconnu. Pour que le code soit valide, le nombre doit…
Un programmeur conçoit un code d'accès à quatre chiffres. Le code est de la forme $35A2$, où $A$ est un chiffre inconnu. Pour que le code soit valide, le nombre doit être divisible à la fois par $3$ et par $4$.
Déterminer toutes les valeurs possibles du chiffre $A$ et écrire les nombres complets obtenus.
Lors d'une convention de jeux vidéo, on veut répartir les participants en équipes. On dispose d'un code de sécurité pour l'accès, qui est un nombre à quatre chiffres de…
Lors d'une convention de jeux vidéo, on veut répartir les participants en équipes. On dispose d'un code de sécurité pour l'accès, qui est un nombre à quatre chiffres de la forme $4A2B$.
Pour que le code soit valide, il doit remplir deux conditions :
- a) Il doit être divisible par $3$.
- b) Il doit être divisible par $11$.
Déterminer toutes les valeurs possibles des chiffres $A$ et $B$.
Un célèbre influenceur* veut protéger l'accès à son compte de montage vidéo par un code PIN à quatre chiffres de la forme $5X4Y$. Pour ne pas l'oublier, il a mémorisé…
Un célèbre influenceur veut protéger l'accès à son compte de montage vidéo par un code PIN à quatre chiffres de la forme $5X4Y$. Pour ne pas l'oublier, il a mémorisé les conditions suivantes fondées sur la divisibilité :
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Le nombre est divisible par $4$.
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Le nombre est aussi divisible par $9$.
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Le chiffre des unités ($Y$) est supérieur au chiffre des unités de mille.
Déterminer tous les codes PIN possibles qui vérifient ces conditions.
Raisonner avec le nombre de diviseurs
Compter les diviseurs de $360$ un par un est long. La décomposition en facteurs premiers donne un raccourci.
Calculer le nombre total de diviseurs du nombre $360$ sans avoir à les écrire tous. Pour cela : a) Effectuer sa décomposition en produit de facteurs premiers à l'aide de…
Calculer le nombre total de diviseurs du nombre $360$ sans avoir à les écrire tous. Pour cela :
- a) Effectuer sa décomposition en produit de facteurs premiers à l'aide de puissances.
- b) Appliquer la propriété du produit des exposants augmentés d'une unité.
- c) Indiquer si le nombre $360$ est un carré parfait en justifiant la réponse à partir des exposants de sa décomposition.
Un entier naturel $N$ vérifie simultanément les trois propriétés suivantes sur ses diviseurs et ses facteurs : 1. Dans sa décomposition en produit de facteurs premiers…
Un entier naturel $N$ vérifie simultanément les trois propriétés suivantes sur ses diviseurs et ses facteurs :
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Dans sa décomposition en produit de facteurs premiers n'apparaissent que $2$ et $3$ (tous deux avec un exposant strictement positif).
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Le nombre total de diviseurs de $N$ est exactement $9$.
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$N$ est un carré parfait.
- a) Utiliser la formule du nombre de diviseurs et la propriété des exposants des carrés parfaits pour déduire, en justifiant, quels doivent être les exposants de $2$ et de $3$ dans la décomposition de $N$.
- b) Reconstituer le nombre $N$, calculer sa valeur et écrire la liste complète de ses $9$ diviseurs pour vérifier qu'il satisfait toutes les conditions.
Un nombre entier naturel $N$ a la décomposition en facteurs premiers suivante : $N = 2^{a} \cdot 3^{2} \cdot 5^{1}$. On sait que le nombre total de diviseurs de $N$ est…
Un nombre entier naturel $N$ a la décomposition en facteurs premiers suivante : $N = 2^{a} \cdot 3^{2} \cdot 5^{1}$.
On sait que le nombre total de diviseurs de $N$ est exactement $24$.
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Calculer la valeur de l'exposant $a$.
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Déterminer la valeur numérique de $N$.
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Écrire tous les diviseurs de $N$ qui sont des multiples de $15$ mais pas de $2$.