les restes de la division par p étant 0,1,2.... p-1 , il n'y a que p entiers "modulo p" (c'est le cardinal de Z/pZ )
les a2 pour 0≤ a ≤ (p-1)/2 sont tous différents entre eux , ça fait donc (p-1)/2 +1 = (p+1)/2 valeurs différentes (dans mon exemple avec 11, on a trouvé 6 valeurs différentes 0, 1 , 4, 9, 5, et 3 ).
Les "-1-b2" sont aussi tous différents entre eux modulo p (parce que si 2 étaient congrus l'un à l'autre, on aurait aussi
contradictoire avec ce qui précède). Cela fait encore (p+1)/2 valeurs différentes entre elles. Si aucune des valeurs de a2 n'était congrue à aucune valeur de -1-b2, ça ferait donc 2 fois (p+1)/2 = p+1 valeurs différentes toutes entre elles, donc (p+1) chaussettes alors qu'il n'y a que p tiroirs : donc au moins un des a2 doit être congru à un des -1-b2, ce qui implique que 1+a2+b2 est congru à 0 donc 1+a2+b2 est divisible par p.
Vérifions sur 11 , avec b=0, on obtient -1 , qui est congru à 10 modulo 11, qui est différent de toutes les valeurs précédentes. Mais avec b= 1 on obtient -1-1=-2 congru à 9 [11], qui est dans la liste précédente (c'est aussi 32 ) et donc effectivement 1+12+32 = 11 divise bien 11.
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, on aurait aussi 
. L'ensemble des multiples de p peut etre noté "pZ", c'est l'ensemble des nombres p.z où z est un entier relatif quelconque. La relation a-b appartient à pZ est une relation d'équivalence (réflexive, symétrique et transitive) et donc définit des "classes d'équivalence", une classe d'équivalence étant constitués de tous les entiers congrus entre eux modulo p . Par exemple modulo 5, l'ensemble {...-4, 1, 6, 11 etc ...}*est la classe d'équivalence de 1. L'ensemble de ces classes d'équivalence est appelé ensemble "quotient" Z/pZ : il y a p classes d'équivalences puisque le reste de la division par p ne peut être qu'un entier entre 0 et (p-1) donc card[Z/pZ] = p . Jusqu'ici, c'est vrai pour tout entier p pas forcément premier, mais quand p est premier, il y a des propriétés supplémentaires importantes (par exemple c'est un corps, tout élément non nul à un inverse, ce qui n'est pas vrai si p n'est pas premier).