\begin{Exo}[Sujet du bac S Liban 2005]
-On rappelle le résultat suivant appelé petit théorème de Fermat.
+On rappelle le résultat suivant appelé le corollaire du
+petit théorème de Fermat.
\emph{Si $p$ est un nombre premier et $a$ un entier non divisible par $p$,
alors $a^{p-1}-1$ est un multiple de $p$.}
\begin{itemize}
\item[\textbf{Existence.}]
Comme $a$ et $n$ sont premiers entre eux, d'après le théorème de Bézout,
-il exite $x$ et $y$ entiers tels que
+il existe $x$ et $y$ entiers tels que
+PREUVE A FINIR
+
+
\end{itemize}
\end{Proof}
+\begin{Exp}
+Trouvons les nombres $x$ tels que $7x+11$ soit multiple de 36. Dit autrement,
+résoudre l'équation $7x \equiv -11 [36]$.
+
+On cherche un \og inverse \fg{} de 7 c.-à-d. un nombre $t$, $1 < t < 35$
+tel que $7t \equiv 1 [36]$.
+Soit à résoudre $7t \equiv 1 [36]$ qui revient à trouver $t$ et $u$ tels
+que $7t -36u = 1$, soit encore les coefficient de Bézout relatifs à
+(7 et 36). On trouve successivement
+\begin{eqnarray*}
+36 & = & 7 \times 5 +1 \\
+7 & = & 7 \times 1 + 0 \\
+& \textrm{et donc}&\\
+1 & = & 36 - 7 \time 5
+\end{eqnarray*}
+et donc $t = -5$ (et $u=-1$).
+On en déduit $7x \equiv -11 [36]$ est équivalent à
+$(-5).7x \equiv (-5).-11 [36]$ soit encore
+$x \equiv 55 [36] \equiv 19 [36]$.
+\end{Exp}
+
+\begin{Exo}
+Trouver les entiers relatif $x$ tels que
+$261x +2$ soit multiple de 305.
+\end{Exo}
+
+
\begin{Exo}
\begin{enumerate}
\end{enumerate}
\end{Exo}
+
+
+
\begin{Exo}
On se place dans le contexte de cryptographie par RSA.
Démontrer que si la clé d'encryptage est $e < \varphi(n)$, alors
il existe une unique clé de décodage entre 1 et $\varphi(n)$.
\end{Exo}
-\begin{Prop}[Théorème d'Euler]
+\begin{Prop}[Théorème d'Euler]\label{th:Euler}
Si $m<n$ est relativement premier avec $n$, alors
\begin{equation}
m^{\varphi(n)}\equiv1 [n].
\end{eqnarray*}
\end{Proof}
+
+\begin{Prop}[Petit théorème de Fermat]
+Si $p$ est un nombre premier et $a$ un entier
+alors $a^{p} \equiv a [p]$.
+\end{Prop}
+
+\begin{Proof}
+La preuve se fait par récurrence sur $a$.
+\begin{itemize}
+\item Pour $a=0$, c'est trivial.
+\item Supposons la formule établie pour $k=a$ et montrons qu'elle l'est aussi
+pour $k=a+1$.
+On remarque tout d'abord que pour chaque $k$, $0 < k < p$, le coefficient
+binomial $\binom{p}{k} = \frac{p!}{k!(p-k)!}$ est divisible par $p$, c.-à-d.
+$\binom{p}{k} \equiv 0 [p]$.
+On a alors successivement:
+\begin{eqnarray*}
+(k+1)^p &=& a^p +
+\binom{p}{1}a^{p-1}+\binom{p}{2}a^{p-2}+\dots +\binom{p}{p-1}a^{1}+1\\
+&\equiv& a^p +1 [p]\textrm{ (d'après la remarque sur les coeff. binomiaux)}\\\
+&\equiv& a +1 [p]\textrm{ (par hypothèse de récurrence)}\\\
+\end{eqnarray*}
+\end{Proof}
+
+\begin{Prop}[Corrolaire du petit théorème de Fermat]
+Si $p$ est un nombre premier et $a$ un entier non divisible par $p$,
+alors $a^{p-1}-1$ est un multiple de $p$,
+\end{Prop}
+\begin{Proof}
+D'après le petit théorèmede Fermat, $a^{p} \equiv a [p]$. Dit Autrement
+$p$ divise $a^{p} - a = a (a^{p-1}-1)$. Or $p$ ne divise pas $a$ d'après les
+hypothèses. D'après le théorème de Gau{\ss}, $p$ divise $a^{p-1}-1$.
+\end{Proof}
+
\subsection{Puissance de grands nombres}
+\begin{Exp}
+Calculons $666^{999}[13]$.
+On a successivement:
+\begin{eqnarray*}
+666^{999} & \equiv & (13\times 51 + 3)^{999} [13]\\
+ & \equiv & 3^{999} [13]\\
+ & \equiv & 3^{12\times83 +3} [13] \\
+ & \equiv & 3^3 \time (3^{12})^{83} [13] \\
+ & \equiv & 3^3 \time (1)^{83} [13] \textrm{(car $3^{12}\equiv 1 [13]$ d'après le corollaire du petit théorème de Fermat)}\\
+ & \equiv & 27 [13]\\
+ & \equiv & 1 [13]
+\end{eqnarray*}
+\end{Exp}
+
\begin{Exo}
Montrer que l'entier naturel $n$ est premier si et seulement si
\end{Exo}
+
+
+\begin{Exo}
+Calculer $2^{500} [13]$ et $26^{1000} [17]$.
+\end{Exo}
+
+
\section{Génération de grands nombres premiers}
-Depuis Euclide, on sait qu'il y a une infinité de nombres premiers.
+Dans ce qui suit, on nomme $\Prem$ l'ensemble des nombrs premiers.
+Depuis Euclide, on sait que $\Prem$ est de taille infinie.
Fermat avait cru donner une formule ne générant que des nombres premiers.
Il affirmait que pour tout $n \in \N$, le nombre
\begin{eqnarray}
les multiples de 5 ne sont pas premiers!
\end{itemize}
On constate que si l'on tire au hasard un nombre (même de 100 chiffres),
-et que ce nombre se termine par$\{1,3,7,9\}$,
+parmi ceux qui se terminent par $\{1,3,7,9\}$ (ensemble noté $B$ par la suite)
la probabilité qu'il soit premier n'est pas infime. La solution au problème
de génération de nombres premiers repose sur la capacité ou non a disposer
d'un test efficace de primalité pour des grands nombres.
-Pour peut qu'on dispose d'un test de primalité rapide,
-
-
-il \og suffit \fg{}
-de tirer quelques nombres au hasard pour avoir
-
%% Attention ce tableau est généré par ailleurs
\begin{table}[ht]
\begin{center}
\caption{Probabilités inverse d'obtenir un \label{Table:propPrem}}
\end{table}
+
+On considère comme expérience aléatoire le fait de tirer un nombre au hasard
+dans $B$. On a une probabilité $p$ que le nombre soit premier.
+Soit $X$ la variable aléatoire qui compte le nombre
+de fois où l'on a réalisé cette expérience avant d'obtenir un nombre premier.
+$X$ suit une loi géométrique de paramètre $p$:
+\[
+P(X=k) = (1-p)^{k-1}p.
+\]
+Or l'espérance d'une variable aléatoire
+suivant une loi géométrique de paramètre $p$ est $\frac{1}{p}$.
+Pour 100 chiffres, il faudra en moyenne 92 tirages pour générer un
+nombre premier.
+
+Il \og reste \fg{} à fournir une méthode efficace pour décider
+de la primalité d'un entier, ce que présente la section suivante.
+
+
\subsection{Tests de primalité}
+Chque section donne un algorithme permettant de décider si un entier $p$ fourni
+en entrée est premier ou non.
+
+\subsubsection{Méthode naïve}
+On vérifie s'il est divisible par l'un des entiers pairs compris entre 2 et
+$\sqrt{p}$. Si la réponse est négative, alors $p$ est premier,
+sinon il est composé. Pour améliorer la performance de cette méthode, on peut
+calculer à l'avance une liste des nombres premiers inférieurs à $\sqrt{p}$
+(avec un crible d'Ératosthène), pour ne tester que ceux-ci.
+
+Par exemple, pour tester un nombre inférieur à 39 000,
+il suffit de vérifier qu'il nest pas multiple d'un nombre premiers inférieur
+à 198 (car $198^2 = 39 204$); on doit faire au maximum 45 divisions.
+
+\subsubsection{Tests probabilistes}
+
+\begin{Prop}[Corrolaire du petit théorème de Fermat]
+Si $p$ est un nombre premier et $a$ un entier non divisible par $p$,
+alors $a^{p-1}-1$ est un multiple de $p$, c'est-à-dire:
+\begin{equation}
+ \forall a\in \N \forall p \in \N ( p \in \Prem \textrm{ et } a \not\equiv 0[p]
+ \Rightarrow a^{p-1}\equiv 1 [p]).
+\label{petittheremeFermat}
+\end{equation}
+\end{Prop}
+
+
+\paragraph{Test de Fermat.}
+Le petit théorème de Fermat est une implication et non pas une équivalence:
+\begin{itemize}
+\item si on prend un $p\in \N$ et un $a \in\N$ quelconque,
+ alors si $p$ est premier et $a$ non divisible par $p$, alors on peut en déduire que $a^{p-1}\equiv 1 [p]$;
+\item rien ne dit que si on a $a^{p-1}\equiv 1 [p]$, alors $p$ est premier et $a$ non divisible par $p$.
+\item rien ne dit non plus que que si on a $a^{p-1}\equiv 1 [p]$ et que $a$ non divisible par $p$, alors $p$ est premier.
+\end{itemize}
+Cependant si on effectue un grand nombre de fois l'expérience de choisir
+$a \in \N_{n-1}^{*}$ et qu'à chaque foit on établit $a^{p-1}\equiv 1 [p]$,
+alors $p$ est probablement premier.
+Cependant ce n'est pas toujours le cas: par exemple $2^{340} \equiv 1 [341]$ et
+pourtant $341 = 11 \times 31$.
+
+\begin{Exo}
+Donner le code de la fonction \verb+testPrimaliteFermat(n,t)+ qui retourne \verb+True+ si \verb+t+ evaluations de $\texttt{a}^{\texttt{p}-1}\equiv 1 [\texttt{p}]$ pour un
+\end{Exo}
+\paragrpah{Test de Miller-Rabin}
+
\section{Factorisation}
+
+\begin{Exo}
+On considère que l'étape 1 de l'algorithme RSA a généré deux nombre premiers $p$ et $q$ tels que $p>q$. On definit $t = \frac{p+q}{2}$ et $s = \frac{p−q}{2}$.
+Montrer que
+\begin{enumerate}
+\item le produit $n = pq = t^2 − s^2$;
+\item l'entier $t$ est légèrement supérieur à la racine carrée de $n$ et que $s $ est petit;
+\item l'on peut utiliser ces informations pour factoriser $n$ c.-à-d. retrouver $p$ et $q$.
+\item Factoriser 9623827 et 343570291, % res=2953*3259 res = 17729*19379
+\end{enumerate}
+\end{Exo}
+
\section{Conclusion}
cf SMATH paragraphe applications p 223.
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