Version prof → 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 ?

Repères pour le professeur

Voie · niveauLycée général · Seconde
DisciplineMathématiques
Programme officielProgramme de mathématiques de 2de générale et technologique publié au BO du 2 avril 2026, en vigueur à la rentrée 2026.
Place dans le programmeProgramme de mathématiques de seconde générale et technologique (BO du 2 avril 2026, en vigueur à la rentrée 2026), partie « Nombres et calculs, algèbre », section « Arithmétique »
Durée totale2 séances + 1 évaluation ≈ 3 h 05
ModalitéEnseignement à distance : classe virtuelle + travail autonome + rendu sur l'ENT

Objectifs et capacités

Objectifs

Capacités travaillées (BO)

Notions et définitions

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

Repères historiques

Ressources de la séquence

Ancrage dans le programme, notions, repères, débats, bibliographie et différenciation, communs à toutes les séances.

Ancrage dans le programme officiel

Ce que dit le programme : « Modéliser et résoudre des problèmes mobilisant les notions de multiple, de diviseur, de nombre pair, de nombre impair. »

Démonstration au programme : « Le carré d'un nombre impair est impair. »

Exemple d'algorithme : « Déterminer si un entier naturel a est multiple d'un entier naturel b. »

Compétences : « L'évaluation doit permettre de repérer les acquis des élèves en lien avec les six compétences mathématiques : chercher, modéliser, représenter, raisonner, calculer, communiquer. »

Épreuve anticipée de mathématiques (fin de 1re, note de service du 11 septembre 2026) : écrite, 2 heures, coefficient 2. « Elle entre en vigueur à compter de l'année scolaire 2026-2027, pour les épreuves présentées au titre la session 2028. » « La première partie est notée sur 6 points et la seconde partie est notée sur 14 points. » « L'usage de la calculatrice n'est pas autorisé pour l'ensemble de l'épreuve. » « La maîtrise de la langue est prise en compte à hauteur de deux points sur vingt » (note de service du 11 septembre 2026 (BO) ; épreuve anticipée de mathématiques (éduscol)).

Notions : définitions rigoureuses

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.

Les historiens en débat

L'arithmétique est l'une des plus anciennes branches des mathématiques : les Éléments d'Euclide contiennent déjà l'algorithme du plus grand diviseur commun et la preuve de l'infinité des nombres premiers. Longtemps jugée sans application, elle est aujourd'hui au coeur de la cryptographie qui protège les paiements en ligne. En seconde, elle est surtout l'occasion d'apprendre à démontrer avec le calcul littéral. Synthèse du professeur.

Pour aller plus loin

Sources et bibliographie

Différenciation : un rythme de travail différent

Déroulé d'ensemble

SéanceTitreDuréeObjectif
Séance 1Multiples, diviseurs et démonstrations65 mindémontrer des propriétés générales sur les entiers
Séance 2Nombres premiers, partages et fractions irréductibles65 mindécomposer, partager équitablement, simplifier une fraction
ÉvaluationÉvaluation de fin de séquence (/20)55 minVérifier les acquis : connaissances, capacités, rédaction

Chaque séance dure environ 55 minutes à distance : lancement en classe virtuelle ou par message sur l'ENT, recherche du problème (calculatrice, tableur, GeoGebra ou Python dans le navigateur), mise en commun, cours et trace écrite. Les élèves renvoient la fiche à trous et leur production par l'ENT ou en photo.

Séance 1 · Multiples, diviseurs et démonstrations

65 min

Séance approfondie : cours développé, documents sourcés, activités exigeantes, corrigés et barème.

Problématique de la séance

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

Déroulé minuté à distance

Le cours développé (récit du professeur) · 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.
    ✔ Corrigé :

    15 + 20 = 35 ; 3² = 9, 7² = 49 : les exemples fonctionnent.

  2. Calculez n² + n + 41 pour n = 40.
    ✔ Corrigé :

    1 600 + 40 + 41 = 1 681 = 41² : non premier.

  3. Que peut‑on dire de C ?
    ✔ Corrigé :

    Elle est fausse : un contre‑exemple suffit, même si elle marche pour beaucoup de valeurs.

Critère de réussitePoints
Résultats justes et justifiés6
Total de l'activité6

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.
    ✔ Corrigé :

    5k + 5m = 5(k + m), multiple de 5.

  2. Développez (2k + 1)² et concluez.
    ✔ Corrigé :

    4k² + 4k + 1 = 2(2k² + 2k) + 1 : impair.

  3. Démontrez que la différence de deux impairs est paire.
    ✔ Corrigé :

    (2k + 1) − (2m + 1) = 2(k − m).

Critère de réussitePoints
Méthode et résultats7
Total de l'activité7

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…

✔ Corrigé rédigé :

Distinction exemple / démonstration / contre‑exemple ; preuves littérales de A et B ; contre‑exemple n = 40 pour C ; conclusion claire.

Critère de réussitePoints
Raisonnement5
Rédaction2
Total de l'activité7

Trace écrite (à faire recopier ou à déposer sur l'ENT)

Pour démontrer une propriété générale, on écrit les nombres avec des lettres. Un seul contre‑exemple suffit pour prouver qu'une affirmation générale est fausse. Un impair s'écrit 2k + 1.

Barème récapitulatif des activités notées

ActivitéPoints
Activité 1 · Chercher6
Activité 2 · Démontrer7
Activité 3 · Communiquer7
Total20 / 20

Séance 2 · Nombres premiers, partages et fractions irréductibles

65 min

Séance approfondie : cours développé, documents sourcés, activités exigeantes, corrigés et barème.

Problématique de la séance

Comment répartir sans reste des objets en paquets identiques ?

Déroulé minuté à distance

Le cours développé (récit du professeur) · 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.
    ✔ Corrigé :

    84 = 2² × 3 × 7 ; 60 = 2² × 3 × 5.

  2. Quel est le plus grand nombre de paniers ?
    ✔ Corrigé :

    2² × 3 = 12 paniers.

  3. Contenu d'un panier ?
    ✔ Corrigé :

    7 bouteilles et 5 sachets.

Critère de réussitePoints
Résultats justes et justifiés6
Total de l'activité6

Activité 2 · S'entraîner

18 min
Essentiel

Supports : Cours

Consigne :

Résolvez.

  1. Rendez irréductible 126/210.
    ✔ Corrigé :

    126 = 2 × 3² × 7, 210 = 2 × 3 × 5 × 7 : diviseur commun 42 ; 3/5.

  2. Quel est le plus grand multiple de 7 inférieur ou égal à 100 ?
    ✔ Corrigé :

    7 × 14 = 98.

  3. Deux bus partent ensemble ; l'un repasse toutes les 12 min, l'autre toutes les 18 min. Quand repartent‑ils ensemble ?
    ✔ Corrigé :

    Plus petit multiple commun : 36 min.

Critère de réussitePoints
Méthode et résultats7
Total de l'activité7

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, …

✔ Corrigé rédigé :

return a % b == 0 ; pour le plus grand multiple : (b
a) × a ou une boucle while ; tests sur des exemples (7 et 100 donnent 98) ; explication du reste.

Critère de réussitePoints
Raisonnement5
Rédaction2
Total de l'activité7

Trace écrite (à faire recopier ou à déposer sur l'ENT)

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

Barème récapitulatif des activités notées

ActivitéPoints
Activité 1 · Chercher6
Activité 2 · S'entraîner7
Activité 3 · Programmer7
Total20 / 20

Fiche à trous · corrigé

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

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

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

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

La version élève contient la même fiche avec une banque de mots (papier ou ENT).

Évaluation de fin de séquence (/20) · barème et corrigé

Évaluation sur 20 à faire en temps limité sur l'ENT ou sur papier, puis à renvoyer en photo ; le corrigé et le barème servent aussi à l'autoévaluation. En Bac Pro, elle est construite comme une situation de contrôle en cours de formation (problème contextualisé, compétences évaluées) ; en 1re générale, elle prépare à l'épreuve anticipée (automatismes sans calculatrice et exercices) ; en Terminale générale, aux exercices indépendants de l'épreuve de spécialité.

N°QuestionBarèmeCorrigé et critères
1Vrai ou faux ? Justifiez : 91 est premier ; 2 026 est multiple de 4 ; la somme de deux impairs est impaire ; 0 est multiple de 7.4 ptsFaux (91 = 7 × 13) ; faux (2 026 = 4 × 506 + 2) ; faux ((2k + 1) + (2m + 1) = 2(k + m + 1), pair) ; vrai (0 = 7 × 0). Un point par réponse justifiée.
2Un pâtissier dispose de 84 macarons et de 60 chouquettes. Il veut faire le plus grand nombre de boîtes identiques en utilisant tout. Combien de boîtes, et que contient chacune ?8 ptsOn cherche le plus grand diviseur commun : 84 = 2² × 3 × 7 et 60 = 2² × 3 × 5, d'où 12. 12 boîtes de 7 macarons et 5 chouquettes. Décompositions (3 pts), plus grand diviseur commun (3 pts), phrase réponse (2 pts).
3Démontrez que le produit de deux entiers consécutifs est toujours pair, puis que la somme de trois entiers consécutifs est un multiple de 3. Pour bien commencer : *Soit n un entier…* · *Premier cas : …* · *Dans tous les cas, …*8 ptsn(n + 1) : si n est pair, n = 2k et le produit vaut 2k(2k + 1) ; si n est impair, n + 1 est pair, même conclusion. n + (n + 1) + (n + 2) = 3n + 3 = 3(n + 1), multiple de 3. Disjonction des cas (4 pts), calcul littéral et conclusion (4 pts).
Total20 pts

Pistes pour un rythme de travail différent