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Prépa, 1re année › Arithmétique dans $\mathbb{Z}$ › Opérations sur les congruences

Opérations sur les congruences : énoncé (MPSI)

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Opérations sur les congruences

Soit $n \in \mathbb{N}^*$.

  1. La congruence modulo $n$ est une relation d'équivalence sur $\mathbb{Z}$ (réflexive, symétrique, transitive).
  2. Si $a \equiv b \;[n]$ et $c \equiv d \;[n]$, alors $$a + c \equiv b + d \;[n] \quad \text{et} \quad ac \equiv bd \;[n].$$
  3. Si $a \equiv b \;[n]$, alors $a^k \equiv b^k \;[n]$ pour tout $k \in \mathbb{N}$.

Preuve du produit. $ac - bd = a(c - d) + d(a - b)$, et $n$ divise $c - d$ et $a - b$. Les puissances s'en déduisent par récurrence sur $k$.

Attention

On ne divise pas une congruence

$2 \times 3 \equiv 2 \times 0 \;[6]$, mais $3 \not\equiv 0 \;[6]$. On ne peut pas simplifier par $2$.

La simplification est permise si le facteur est premier avec le module : si $ka \equiv kb \;[n]$ et $k \wedge n = 1$, alors $n \mid k(a - b)$ et le lemme de Gauss donne $a \equiv b \;[n]$.

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Arithmétique dans $\mathbb{Z}$ : Opérations sur les congruences