Version élève → Mathématiques · Lycée général · 2de · Seconde

Séquence 4 · Arithmétique : multiples, diviseurs, parité

Comment prouver qu'une propriété des entiers est vraie pour tous les nombres, et pas seulement sur quelques exemples ?

Bonjour !

Dans cette séquence de mathématiques, tu vas chercher à répondre à la grande question écrite en haut de la page. Elle se fait en 2 séances. Pour chaque séance : lis la consigne, étudie les documents, réponds aux questions sur ta feuille ou sur l'ENT, puis recopie l'essentiel dans ton cahier. Tu peux imprimer cette page avec le bouton « Imprimer ».

À la fin, je serai capable de :

Les mots importants

ℕ et ℤmultiple, diviseurnombre pair, nombre impairnombre premier, décompositionfraction irréductible

Ressources de la séquence

Les notions, les repères et les pistes pour aller plus loin, utiles pour toutes les séances.

Les notions à maîtriser

Multiple, diviseur
a est multiple de b (et b diviseur de a) s'il existe un entier k tel que a = kb.
Pair, impair
Un entier pair s'écrit 2k ; un entier impair s'écrit 2k + 1, avec k entier.
Nombre premier
Entier naturel qui a exactement deux diviseurs positifs : 1 et lui‑même (2, 3, 5, 7, 11…).
Décomposition
Écriture d'un entier comme produit de nombres premiers, par exemple 84 = 2² × 3 × 7.
Fraction irréductible
Fraction dont numérateur et dénominateur n'ont que 1 comme diviseur commun positif.
Reste
Dans a = bq + r avec 0 ≤ r < b, r est le reste de la division euclidienne ; a est multiple de b si r = 0 (a % b == 0 en Python).

Repères

DateÉvénement
vers 300 av. J.‑C.Euclide démontre qu'il existe une infinité de nombres premiers.
IIIe siècle av. J.‑C.Ératosthène décrit un crible pour trouver les nombres premiers.
1640Fermat énonce son « petit théorème » dans une lettre à Frénicle de Bessy.
1801Gauss publie les Disquisitiones arithmeticae, fondement de l'arithmétique moderne.

Pour aller plus loin

Sources et bibliographie

Mon parcours : je choisis mon rythme

Séance 1 · Multiples, diviseurs et démonstrations

65 min

Séance approfondie : cours développé, documents sourcés, activités exigeantes avec coups de pouce.

La question du jour

Comment être sûr qu'une propriété est vraie pour tous les entiers ?

Mon plan de travail

Le cours à lire · Multiples et parité

Dans ℤ, a est multiple de b (b ≠ 0) s'il existe un entier k tel que a = kb ; on dit aussi que b divise a. Un entier pair s'écrit 2k, un entier impair 2k + 1. Pour démontrer une propriété générale, on ne se contente pas d'exemples : on écrit les nombres avec des lettres. Exemple : si a = 5k et b = 5m, alors a + b = 5(k + m), multiple de 5. Le carré d'un impair : (2k + 1)² = 4k² + 4k + 1 = 2(2k² + 2k) + 1, impair. Un seul contre‑exemple suffit pour prouver qu'une affirmation générale est fausse.

Document 1 · Le défi des nombres

Situation-problème.

Sur un forum, trois affirmations circulent : A « La somme de deux multiples de 5 est un multiple de 5. » B « Le carré d'un nombre impair est impair. » C « Tout nombre de la forme n² + n + 41 est premier » (vérifiée pour n = 0, 1, 2, … 10).

Source : Situation construite pour la séance par le professeur (données fictives, choisies pour être réalistes).

Activité 1 · Chercher

12 min
Essentiel

Supports : Document 1

Consigne :

Testez puis conjecturez.

  1. Testez A et B sur trois exemples.
  2. Calculez n² + n + 41 pour n = 40.
  3. Que peut‑on dire de C ?

Ce qui est attendu (6 pts) : Résultats justes et justifiés

Activité 2 · Démontrer

18 min
Essentiel

Supports : Cours

Consigne :

Démontrez A et B avec des lettres.

  1. Écrivez deux multiples de 5 avec des lettres et additionnez.
  2. Développez (2k + 1)² et concluez.
  3. Démontrez que la différence de deux impairs est paire.

Ce qui est attendu (7 pts) : Méthode et résultats

Activité 3 · Communiquer

15 min
Travail à rendre

Supports : Documents et cours

Consigne :

Rédigez une réponse au forum (8 à 10 lignes) : quelles affirmations sont démontrées, laquelle est fausse et pourquoi des exemples ne suffisent pas. Pour bien commencer : Les exemples montrent…, mais… · Pour démontrer A, on écrit… · En revanche, l'affirmation C…

Ce qui est attendu (7 pts) : Raisonnement · Rédaction

Trace écrite · document à compléter (papier ou ENT)

Complète la trace écrite avec les mots de la banque, puis recopie-la dans ton cahier.

2k + 1contre‑exemplelettres

Pour démontrer une propriété générale, on écrit les nombres avec des _______. Un seul ______________ suffit pour prouver qu'une affirmation générale est fausse. Un impair s'écrit ______.

Séance 2 · Nombres premiers, partages et fractions irréductibles

65 min

Séance approfondie : cours développé, documents sourcés, activités exigeantes avec coups de pouce.

La question du jour

Comment répartir sans reste des objets en paquets identiques ?

Mon plan de travail

Le cours à lire · Diviseurs communs et nombres premiers

Un nombre premier a exactement deux diviseurs positifs, 1 et lui‑même ; 1 n'est pas premier. Tout entier supérieur ou égal à 2 se décompose en produit de nombres premiers : 360 = 2³ × 3² × 5. Les diviseurs communs à deux entiers se lisent sur leurs décompositions ; le plus grand permet de faire des paquets identiques sans reste. Pour rendre une fraction irréductible, on divise numérateur et dénominateur par leur plus grand diviseur commun : 84/60 = 7/5. En Python, a % b donne le reste de la division de a par b : a est multiple de b si a % b == 0.

Document 1 · La fête du lycée

Situation-problème.

Le foyer des élèves doit répartir 84 bouteilles d'eau et 60 sachets de fruits secs dans des paniers identiques, sans qu'il en reste, pour les bénévoles de la fête. Il veut le plus grand nombre de paniers possible.

Source : Situation construite pour la séance par le professeur (données fictives, choisies pour être réalistes).

Activité 1 · Chercher

12 min
Essentiel

Supports : Document 1

Consigne :

Décomposez et cherchez.

  1. Décomposez 84 et 60 en produits de facteurs premiers.
  2. Quel est le plus grand nombre de paniers ?
  3. Contenu d'un panier ?

Ce qui est attendu (6 pts) : Résultats justes et justifiés

Activité 2 · S'entraîner

18 min
Essentiel

Supports : Cours

Consigne :

Résolvez.

  1. Rendez irréductible 126/210.
  2. Quel est le plus grand multiple de 7 inférieur ou égal à 100 ?
  3. Deux bus partent ensemble ; l'un repasse toutes les 12 min, l'autre toutes les 18 min. Quand repartent‑ils ensemble ?

Ce qui est attendu (7 pts) : Méthode et résultats

Activité 3 · Programmer

15 min
Travail à rendre

Supports : Documents et cours

Consigne :

Écrivez une fonction Python est_multiple(a, b) qui renvoie True si a est multiple de b, puis une fonction qui renvoie le plus grand multiple de a inférieur ou égal à b. Expliquez en 6 lignes. Pour bien commencer : La fonction teste si… · On utilise le reste… · Pour le plus grand multiple, …

Ce qui est attendu (7 pts) : Raisonnement · Rédaction

Trace écrite · document à compléter (papier ou ENT)

Complète la trace écrite avec les mots de la banque, puis recopie-la dans ton cahier.

diviseurmultiplepremier

Un nombre _______ a exactement deux diviseurs positifs. Pour faire le plus grand nombre de paquets identiques, on cherche le plus grand ________ commun. En Python, a % b == 0 teste si a est ________ de b.

Fiche à trous · je complète

Complète le texte avec les mots de la banque (sur papier ou dans le document de l'ENT).

2kirréductiblekbmultiple

a est un multiple de b s'il existe un entier k tel que a = ______.

Un nombre pair s'écrit ______, un nombre impair 2k + 1.

La somme de deux multiples de a est un ________ de a.

Une fraction est ____________ quand numérateur et dénominateur n'ont pas d'autre diviseur commun positif que 1.

Ce que j'ai appris

Les 3 idées que je retiens :
Une méthode ou une formule que je veux retenir :
Ce qui reste difficile pour moi / ma question pour le professeur :