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Mathématiques expertes (option) · Terminale

Petit théorème de Fermat : quiz de Terminale expertes

Publié le 6 novembre 2026 · Mis à jour le 6 novembre 2026 · Signaler une erreur

L'essentiel

  • Pour p premier et a non multiple de p : ap−1≡1(modp)a^{p-1} \equiv 1 \pmod p ; pour tout entier a : ap≡a(modp)a^p \equiv a \pmod p.3
  • Pour calculer un grand reste, on réduit l'exposant modulo p−1p-1 après avoir vérifié que a n'est pas multiple de p.
  • Le théorème donne une condition nécessaire de primalité, jamais suffisante : un échec prouve qu'un nombre est composé.3
  • L'énoncé apparaît dans un courrier de Fermat d'octobre 1640 et sert aujourd'hui à la cryptographie RSA.3

Avant de commencer

Ce quiz porte sur le petit théorème de Fermat, que tu rencontres en Terminale dans l'option Mathématiques expertes, après le travail sur le PGCD, le théorème de Bézout, le théorème de Gauss et la décomposition en nombres premiers. Il mélange des questions de calcul (restes de grandes puissances, inverses modulaires), des questions de logique (que peut-on conclure, que ne peut-on pas conclure ?) et quelques questions d'histoire et d'applications.

Le résultat relève de l'arithmétique modulaire, et on peut aussi le démontrer avec des outils d'arithmétique élémentaire.3 Il porte sur les puissances d'un entier aa modulo un nombre premier pp.

Prends ton temps, écris tes calculs au brouillon et lis bien l'explication après chaque réponse : elle précise aussi pourquoi l'erreur tentante est fausse.

Quiz

13 questions · correction immédiate · ton score reste sur ton appareil.

  1. Soit pp un nombre premier et aa un entier non multiple de pp. Quelle congruence le petit théorème de Fermat garantit-il ?

  2. Quel est le reste de la division euclidienne de 363^{6} par 77 ?

  3. Le nombre 101101 est premier. Quel est le reste de la division de 21002^{100} par 101101 ?

  4. Le nombre 1313 est premier. Quel est le reste de la division de 5135^{13} par 1313 ?

  5. Quel est le reste de la division de 220262^{2026} par 77 ?

  6. Soit p=5p = 5 et a=10a = 10. Que vaut ap−1a^{p-1} modulo 55 ?

  7. Si un entier nn est composé, alors il n'existe aucun entier aa tel que an−1≡1(modn)a^{n-1} \equiv 1 \pmod n.

  8. Pour un entier nn et un entier aa premier avec nn, on trouve an−1≢1(modn)a^{n-1} \not\equiv 1 \pmod n. Que peut-on en conclure ?

  9. Pour p=11p = 11 et a=3a = 3, quelles congruences sont vraies ? (plusieurs réponses)

    Plusieurs réponses possibles.

  10. Quel est l'inverse de 33 modulo 77, c'est-à-dire l'entier xx de {1,…,6}\{1,\dots,6\} tel que 3x≡1(mod7)3x \equiv 1 \pmod 7 ?

  11. Selon les sources, à quelle période remonte la première apparition connue de l'énoncé du petit théorème de Fermat ?

  12. Au XVIIe siècle, Fermat a affirmé un résultat sans le prouver, que Wiles a fini par établir en 1994 : ce « dernier théorème de Fermat » est le même que le petit théorème de Fermat.

  13. À quoi sert le petit théorème de Fermat dans les techniques industrielles liées au chiffrement RSA ?

Les questions qu'on se pose

Pourquoi faut-il que p soit premier dans le petit théorème de Fermat ?

Le théorème décrit les puissances modulo un nombre premier pp.3 Si pp est composé, la conclusion peut être fausse : modulo 8, par exemple, 37=2187=8×273+33^{7} = 2187 = 8 \times 273 + 3, donc 37≡33^7 \equiv 3 et non 1. Le caractère premier de pp garantit que tout entier non multiple de pp est inversible modulo pp, point de départ des démonstrations.

Le test de Fermat prouve-t-il qu'un nombre est premier ?

Non. Le théorème fournit une condition nécessaire : un nombre premier la vérifie.3 Si la congruence échoue pour un entier aa premier avec nn, tu sais que nn est composé. Si elle réussit, tu ne peux pas conclure : 414≡1(mod15)4^{14} \equiv 1 \pmod{15} alors que 15 n'est pas premier. Des variantes plus fines du test existent, comme celui de Miller-Rabin.3

Quelle est la différence entre $a^{p-1} \equiv 1$ et $a^p \equiv a$ ?

La première forme exige que aa ne soit pas multiple de pp. La seconde est valable pour tout entier aa : on l'obtient en multipliant la première par aa, et si aa est multiple de pp, les deux membres valent 0 modulo pp. Pour calculer un reste, la première forme est la plus pratique ; la seconde sert quand tu ne peux pas exclure que pp divise aa.

Sources

  1. Petit théorème de Fermat et applications (Collège Stanislas), CNRS - Blog Ressources mathématiques. Consulté le 6 novembre 2026.
  2. Du petit théorème de Fermat à la notion de groupe, CNRS - Blog Ressources mathématiques. Consulté le 6 novembre 2026.
  3. Petit théorème de Fermat, Wikipédia. Consulté le 6 novembre 2026.
  4. Théorème de Fermat, Wikipédia. Consulté le 6 novembre 2026.

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