Divisibilite Polynome
1. Énonçons le problème : Trouver tous les entiers $n \in \mathbb{Z}$ tels que $n^2 + 7$ divise $n^3 + 5$.
2. Cela signifie qu'il existe un entier $k$ tel que $$n^3 + 5 = k(n^2 + 7).$$
3. Réécrivons cette équation : $$n^3 + 5 = k n^2 + 7k.$$
4. Isolons $k$ : $$k = \frac{n^3 + 5}{n^2 + 7}.$$ Pour que $k$ soit entier, le dénominateur doit diviser le numérateur.
5. Effectuons la division euclidienne de $n^3 + 5$ par $n^2 + 7$ :
$$n^3 + 5 = (n)(n^2 + 7) + (5 - 7n) = n^3 + 7n + 5 - 7n = n^3 + 5.$$
Le reste est donc $5 - 7n$.
6. Pour que $n^2 + 7$ divise $n^3 + 5$, le reste doit être divisible par $n^2 + 7$, donc :
$$n^2 + 7 \mid 5 - 7n.$$
7. Or, $|5 - 7n| < n^2 + 7$ pour $|n|$ assez grand, donc $n^2 + 7$ divise $5 - 7n$ seulement si $n^2 + 7$ divise exactement $5 - 7n$.
8. Comme $n^2 + 7 > 0$ pour tout $n$, et $n^2 + 7 \mid 5 - 7n$, cela implique que $n^2 + 7 \leq |5 - 7n|$ ou que $5 - 7n = 0$.
9. Testons les petites valeurs entières de $n$ pour vérifier la divisibilité :
- $n=0$: $n^2+7=7$, $n^3+5=5$, 7 ne divise pas 5.
- $n=1$: $1+7=8$, $1+5=6$, 8 ne divise pas 6.
- $n=2$: $4+7=11$, $8+5=13$, 11 ne divise pas 13.
- $n=3$: $9+7=16$, $27+5=32$, 16 divise 32, donc $n=3$ est solution.
- $n=4$: $16+7=23$, $64+5=69$, 23 ne divise pas 69.
- $n=5$: $25+7=32$, $125+5=130$, 32 ne divise pas 130.
10. Testons aussi les négatifs :
- $n=-1$: $1+7=8$, $-1+5=4$, 8 ne divise pas 4.
- $n=-2$: $4+7=11$, $-8+5=-3$, 11 ne divise pas -3.
- $n=-3$: $9+7=16$, $-27+5=-22$, 16 ne divise pas -22.
- $n=-4$: $16+7=23$, $-64+5=-59$, 23 ne divise pas -59.
11. Vérifions $n=7$ car $5 - 7n = 5 - 49 = -44$ et $n^2 + 7 = 49 + 7 = 56$, 56 ne divise pas -44.
12. Conclusion : la seule valeur entière $n$ telle que $n^2 + 7$ divise $n^3 + 5$ est $\boxed{3}$.