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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 : ; pour tout entier a : .3
- Pour calculer un grand reste, on réduit l'exposant modulo 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 modulo un nombre premier .
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.
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Le théorème affirme que est congru à 1 modulo pour non multiple du nombre premier .3 La réponse est tentante mais fausse : avec et , on a , pas 1. La forme avec l'exposant donne , pas 1. Quant à , cela n'arrive que si divise .
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Ici est premier et 3 n'est pas un multiple de 7, donc .3 Vérification directe : . L'erreur tentante est de répondre 3 ou 6 en confondant l'exposant avec le reste : l'exposant donne précisément le reste 1.
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Comme 101 est premier et ne divise pas 2, on a d'après le petit théorème de Fermat.3 Il est inutile de calculer , qui compte une trentaine de chiffres. Répondre 2 reviendrait à appliquer par erreur la forme , qui concerne l'exposant 101 et non 100.
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On écrit . Comme 13 est premier et ne divise pas 5, , donc .3 Le reste est 5. Répondre 1 est l'erreur typique : elle revient à croire que l'exposant du théorème est alors qu'il vaut .
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Modulo 7 premier, .3 On divise l'exposant : . Donc . Le reste est 2. L'erreur fréquente est de garder l'exposant 2026 ou de le réduire modulo 7 au lieu de le réduire modulo .
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Le théorème s'applique à un entier non multiple de .3 Ici 10 est multiple de 5, donc : . Répondre 1 revient à oublier l'hypothèse « non multiple de », qui est indispensable.
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C'est faux. Avec (composé, ) et : , donc . De plus vérifie toujours la congruence. Le théorème donne seulement une condition nécessaire pour qu'un nombre soit premier,3 pas une condition suffisante : réussir un test avec un seul ne prouve rien.
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Si était premier, le petit théorème de Fermat imposerait : c'est une condition nécessaire de primalité.3 Son échec prouve donc que est composé (c'est la contraposée). Dire « est premier » est l'inverse de la bonne conclusion. Dire que est multiple de contredit l'hypothèse que est premier avec .
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Le petit théorème donne (11 est premier et ne divise pas 3),3 puis . On vérifie aussi , donc : le théorème n'interdit pas qu'un exposant plus petit que donne déjà 1. En revanche est faux (ce serait ), et car et .
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Comme ,3 on a , donc l'inverse de 3 est (car ). Vérification : . L'inverse de modulo un nombre premier est donc . Les réponses 2, 4 et 6 donnent respectivement , et : aucune ne vaut 1.
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L'énoncé figure dans un courrier que Fermat adresse à Frénicle de Bessy en octobre 1640.3 La date de 1801 correspond à une mention de Gauss, celle de 1913 à l'emploi du nom « petit théorème de Fermat » chez Hensel,3 et 1994 à la preuve du dernier théorème de Fermat par Andrew Wiles.4 Il ne faut pas confondre ces deux résultats distincts.
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La première partie de la phrase est exacte,4 mais la conclusion est fausse : le dernier théorème de Fermat et le petit théorème de Fermat sont deux résultats différents attribués à Fermat. L'expression « théorème de Fermat » seule peut d'ailleurs désigner plusieurs résultats, d'où l'adjectif « petit » pour celui de ce chapitre.4
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Selon les sources, une grande part des techniques industrielles du début du XXIe siècle s'appuie sur ce théorème pour produire de grands nombres premiers ou tester la primalité,3 ce qui sert au chiffrement RSA, dont la clé secrète repose sur la décomposition d'un grand entier en deux facteurs premiers.3 Le théorème ne factorise rien : il sert à reconnaître un nombre composé, pas à le décomposer. Le PGCD reste le domaine de l'algorithme d'Euclide.
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 .3 Si est composé, la conclusion peut être fausse : modulo 8, par exemple, , donc et non 1. Le caractère premier de garantit que tout entier non multiple de est inversible modulo , 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 premier avec , tu sais que est composé. Si elle réussit, tu ne peux pas conclure : 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 ne soit pas multiple de . La seconde est valable pour tout entier : on l'obtient en multipliant la première par , et si est multiple de , les deux membres valent 0 modulo . Pour calculer un reste, la première forme est la plus pratique ; la seconde sert quand tu ne peux pas exclure que divise .
Sources
- Petit théorème de Fermat et applications (Collège Stanislas), CNRS - Blog Ressources mathématiques. Consulté le 6 novembre 2026.
- Du petit théorème de Fermat à la notion de groupe, CNRS - Blog Ressources mathématiques. Consulté le 6 novembre 2026.
- Petit théorème de Fermat, Wikipédia. Consulté le 6 novembre 2026.
- Théorème de Fermat, Wikipédia. Consulté le 6 novembre 2026.
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