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004. Une fraction qui doit être entière

Comment trouver $n\in\mathbb{Z}$ pour que $\dfrac{n-9}{n-6}$ soit entier ?

Pour trouver une réponse à ce problème d’arithmétique, une excellente idée consiste à effectuer un changement de variable.

Analysez la situation

Soit $n\in\mathbb{Z}$ différent de $6$ tel que $\dfrac{n-9}{n-6} \in\mathbb{Z}$.

Quel changement de variable effectuer ? Celui qui va simplifier la fraction.

Posez $m=n-6$, alors $m-3=n-9$.

$\dfrac{n-9}{n-6} \in\mathbb{Z}$ donc $\dfrac{m-3}{m} \in\mathbb{Z}$ donc $1-\dfrac{3}{m} \in\mathbb{Z}$ et par suite $m$ divise $3$, ce qui s’écrit $m \mid 3$.

Vous en déduisez que $m\in\{3,1,-1,-3\}$, puis que $n\in\{9,7,5,3\}.$

Vérifiez vos candidats potentiels

Si $n=9$, alors :
$\dfrac{n-9}{n-6} = \dfrac{0}{3} = 0$ qui est entier.

Si $n=7$, alors :
$\dfrac{n-9}{n-6} = \dfrac{-2}{1} = -2$ qui est entier.

Si $n=5$, alors :
$\dfrac{n-9}{n-6} = \dfrac{-4}{-1} = 4$ qui est entier.

Si $n=3$, alors :
$\dfrac{n-9}{n-6} = \dfrac{-6}{-3} = 2$ qui est entier.

Concluez

Il y a quatre valeurs de $n$ qui conviennent : $9$, $7$, $5$ et $3.$

003. Trouvez algébriquement toutes les racines cubiques de i

Résolvez algébriquement l’équation $z^3=i$, $z\in\mathbb{C}.$

Vous pouvez utiliser du calcul brut sans passer par l’exponentielle complexe pour répondre.

Soit $P$ le polynôme de $\mathbb{C}[X]$ défini par $P(X)=X^3-i$.

Remarquez déjà que $i$ est un cube.

$i^2 = -1$, c’est la base. Multipliez par $i$, $i^3 = -i$. Vous en déduisez $(-i)^3 = i$, soit $P(-i)=0$.

Le polynôme $P$ est donc factorisable par $X+i.$

Effectuez la division euclidienne de $X^3-i$ par $X+i$

Vous trouvez $X^3+i = (X+i)(X^2-iX-1)$.

Factorisez le polynôme $X^2-iX-1$

L’identité babylonienne $ab = \left(\dfrac{a+b}{2}\right)^2 -\left(\dfrac{a-b}{2}\right)^2 $ permet d’écrire successivement :

\begin{aligned}
X^2-iX &= X(X-i) \\
&= \left(X-\dfrac{i}{2} \right)^2 – \left(\dfrac{i}{2}\right)^2 \\
&= \left(X-\dfrac{1}{2}i \right)^2 +\dfrac{1}{4}.
\end{aligned}

Vous en déduisez :

\begin{aligned}
X^2-iX-1 &=\left(X-\dfrac{1}{2}i \right)^2 -\dfrac{3}{4} \\
&= \left(X-\dfrac{1}{2}i \right)^2 – \left(\dfrac{\sqrt{3}}{2} \right)^2 \\
&= \left(X-\dfrac{\sqrt{3}}{2}-\dfrac{1}{2}i \right)\left( X+\dfrac{\sqrt{3}}{2}-\dfrac{1}{2}i \right).
\end{aligned}

Concluez

L’équation $z^3 = i$ admet trois solutions complexes :
$\boxed{z_1 = -i}$, $\boxed{z_2 =\dfrac{\sqrt{3}}{2}+\dfrac{1}{2}i} $ et $\boxed{z_3=-\dfrac{\sqrt{3}}{2}+\dfrac{1}{2}i}$.

002. Vous cherchez des livres de référence en calcul mental

La littérature mathématique française sur ce sujet n’est guère abondante.

Ce sujet semble délaissé et pourtant, le calcul mental constitue la base propre à tout apprentissage mathématique. Savoir compter en comprenant ce que l’on fait, et pourquoi on le fait, vous le trouverez ici.

Quel livre utiliser ?

Allez lire Les secrets du calcul mental  : tout le monde est capable de calculer en un clin d’oeil par Pascal Imbert.
Y sont présentées les techniques permettant de vous entraîner sur l’addition, la soustraction, la multiplication et la division.

Qu’y trouve-t-on ?

Pour l’addition et la soustraction

  • La méthode des regroupements
  • Calculer de gauche à droite
  • Découpage d’un nombre
  • Calculer une racine numérique
  • Vérifier ses résultats

Pour la multiplication

  • Les tables de multiplication
  • Multiplications par 2, 4 et 8
  • Multiplications par 5, 25 et 50
  • Multiplication par 11
  • Multiplier de gauche à droite
  • Multiplication à 3 chiffres par nombres proches
  • Multiplication par décomposition
  • Multiplication par réduction
  • Découper pour multiplier
  • Multiplication de grands nombres
  • Estimation du résultat d’une multiplication

Quels autres ouvrages pouvez-vous vous procurer ?

Deux références écrites en anglais sont indispensables et constituent une véritable bible, avec des compléments pour les plus experts.

Procurez-vous Secrets of Mental Math d’Arthur Benjamin | Michael Shermer ainsi que Math Magic de Scott Flansburg.

001. Vous voulez progresser en calcul mental

Vous entraîner régulièrement est une des clés permettant de progresser.

Un lien pour vous

Allez voir ici pour effectuer les quatre opérations. Choisissez deux minutes, c’est amplement suffisant.

Combien de temps pour obtenir des résultats ?

Les résultats sont très variables d’une personne à une autre.

Effectuez la multiplication pendant deux minutes pendant un mois. Vous cumulez et augmentez votre capacité de mémoire.

Fixez-vous des objectifs à atteindre

Commencez par obtenir un score de 20 pour la multiplication en deux minutes. Cela vous fait 6 secondes de réflexion par multiplication. N’oubliez pas que le plus important n’est pas de produire coûte que coûte un résultat, mais plutôt de produire quelque chose qui ne comporte aucune erreur de calcul.