Théorème Démonstration Deux fractions irréductibles m n et m' sont consécutives si et seulement si n ' nm'− mn' = 1 (*) • Démontrer d’abord que si la relation (*) est vérifiée, alors les deux fractions sont effectivement a m m' m consécutives (comparer − et − , dans le cas où b est inférieur à min(n, n’)). b n n' n • Inversement, soit m n et d’abord : n ≤ n' . m' n ' deux fractions irréductibles ne vérifiant pas la condition(*). On suppose • Démontrer que l’équation nx – my = 1 a des solutions en nombres entiers, puis donner tous les couples d’entiers solutions à partir d’une solution (x 0, y 0). • Démontrer qu’un des couples (m”, n”) solution est tel que 1 ≤ n'' < n . • Conclure d’après la démonstration du sens direct que les fractions m n et • Procéder de façon similaire dans le cas n’ < n, en considérant l’équation : xm’ – yn’ = 1. Définition Soit N un entier naturel non nul. m' ne sont pas consécutives. n ' On appelle suite de Farey d’ordre N la suite finie des fractions irréductibles inférieures ou égales à 1, dont le dénominateur vaut au plus N, classées dans l’ordre croissant. Exemple : la suite de Farey d’ordre 7 est : 0 1 1 1 1 2 1 2 3 1 4 3 2 5 3 4 5 6 1 , , , , , , , , , , , , , , , , , , 1 7 6 5 4 7 3 5 7 2 7 5 3 7 4 5 6 7 1 Il est alors immédiat que deux termes successifs d’une suite de Farey : m n et m' , sont consécutifs au sens n ' ci-dessus. Donc, d’après le Théorème : nm’ – mn’ = 1 (proposition 1). Examinons maintenant comment une nouvelle fraction s’insère dans la précédente suite de Farey. Supposons que m n et m'' soient consécutifs dans une suite de Farey, et que dans une suite de Farey n '' postérieure on ait comme termes consécutifs : m n , m' n ' , m'' . (m’, n’) est une solution de nx – my = 1 ; n '' (m”, n”) est la solution suivante, donc m” = m + m’, n” = n + n’ (proposition 2). Telle est la formule qui donne l’insertion d’une nouvelle fraction. Il faut donc rechercher les dénominateurs de fractions consécutives dont la somme est égale au nouvel ordre de Farey. Par exemple, avant la suite de Farey d’ordre 7 ci-dessus, nous avions celle d’ordre 5 : 0 1 1 1 1 2 1 3 2 3 4 5 1 , , , , , , , , , , , , 1 6 5 4 3 5 2 5 3 4 5 6 1 . Les fractions consécutives dont la somme des dénominateurs fait 7 sont 1 4 s’intercaler 2 2 , 7 5 et 1 2 3 qui vont donner naissance à , etc. 7 On peut aussi montrer, plus généralement : 1 et , entre lesquels va 3 Terminale S 62 F. <strong>Laroche</strong> <strong>Arithmétique</strong> http://laroche.lycee.free.fr
Si m n , m' n ' , m'' m' m + m'' sont trois termes successifs d’une suite de Farey, alors = . n '' n' n+ n'' Farey était un géologue britannique. Il introduisit en 1816 les suites qui portent son nom, en en énonçant les propriétés que nous venons de voir. Cauchy compléta ses preuves. On peut aussi parler de l’approximation rationnelle d’un réel, par exemple sous l’aspect graphique, pour commencer. Les meilleures fractions approximantes sont les réduites de la fraction continuée. Le “Résultat” ci-dessus permet d’affirmer que deux réduites consécutives m n et m' vérifient l’équation : nm’ – mn’ = 1 n ' ou – 1. Terminale S 63 F. <strong>Laroche</strong> <strong>Arithmétique</strong> http://laroche.lycee.free.fr
- Page 1 and 2:
Terminale S Arithmétique exercices
- Page 3 and 4:
1. 5. PGCD - 1 (c) Trouvez le PGCD
- Page 5 and 6:
Correction « Si l’entier M est d
- Page 7 and 8:
2. Démontrer que si x et y sont de
- Page 9 and 10:
. Soit S la somme des diviseurs de
- Page 11 and 12: Les nombres 1 ; 11 ; 111 ; 1111 ; e
- Page 13 and 14: Proposition 3 : « Il existe des co
- Page 15 and 16: (pas de courbe visible) graphique 1
- Page 17 and 18: On note d(M, P) la distance d’un
- Page 19 and 20: Affirmation : a ≡ b[ p ] si et se
- Page 21 and 22: 2. Soit x un entier relatif. 2 Prop
- Page 23 and 24: C. Une propriété des points situ
- Page 25 and 26: . Soit ( a ; b ) une solution de (
- Page 27 and 28: 4. 70. Surface+éq. dioph., Polyné
- Page 29 and 30: c. Donner l’ordre modulo 7 de tou
- Page 31 and 32: Vérifier que, pour un tel couple,
- Page 33 and 34: 2. Montrer que, pour tout entier na
- Page 35 and 36: 2. Justifier que si le couple (a ;
- Page 37 and 38: u ≡ 2(modulo 4) et u 2 + 1 ≡ 0(
- Page 39 and 40: En itérant (et en descendant), il
- Page 41 and 42: mu nv d d d ⎛ mu nv a −1 ⎞
- Page 43 and 44: 2. Soit n un entier naturel non nul
- Page 45 and 46: 1. Faire une figure : construire AB
- Page 47 and 48: Montrer, après factorisation, que
- Page 49 and 50: Un astronome a observé au jour J 0
- Page 51 and 52: 4. 114. PGCD & PPCM, N. Calédonie,
- Page 53 and 54: 4. 119. Bézout et plans, Asie juin
- Page 55 and 56: n+ 6 n b. Démontrer que, pour tout
- Page 57 and 58: Correction 1. Il semble que lorsque
- Page 59 and 60: 3. L’entier (n − 1)! + 1 est-il
- Page 61: Partie C Evident… inutile de dép