Voici la démo comme prévu (heureusement que j'ai un ami expert en Latex) !
Alors je vous assure j'ai pas de truc moins rébarbatif !
Si

est un point du cercle unité

à coordonnées décimales, alors
\right)^k u,)
pour un certain

et où

.
{Démonstration:} Soit

l'entier positif défini de telle sorte que

soit un entier non divisible par 10. Alors

est aussi un entier non divisible par 10, puisque

(si

l'était,

le serait aussi).
On pose
)
, si bien que

et

.
Lemme : Soit deux entiers positifs tels que

,

. Alors l'un des deux nombres complexes
\zeta)
ou
\zeta^{-1})
est à coefficients entiers, appartient à

.
{
Démonstration du lemme} : développons les expressions
\zeta=\frac{3\alpha-4\beta}{50}+i\frac{3\beta+4\alpha}{50})
\zeta^{-1}=\frac{3\alpha+4\beta}{50}+i\frac{3\beta-4\alpha}{50})
et montrons que l'un des nombres entiers

ou

est divisible par 50.
Tout d'abord, remarquons que

et

sont divisibles par 2 : si ce n'était le cas, on aurait

, en contradiction avec

.
Par ailleurs, écartons le cas trivial et supposons que

et

ne sont pas divisibles par 25. On a

.
Dressons la table des carrés modulo 25 :
On voit ainsi que l'égalité

n'est satisfaite que si
)
est congru à l'un des couples dans l'ensemble
, (\pm 2, \pm 11), (\pm 3, \pm 4),(\pm 5, \pm 10),(\pm 6, \pm 8), (\pm 9, \pm 12) \})
.
Pour chacun de ses couples, on montre au cas par cas que l'un des nombres

ou

est divisible par 25, et qu'il en est de même pour

et

respectivement :
 & \pm(3, 4) & \pm(3, -4) & \pm(5, 10) & \pm(5, -10) \\ <br />\hline 3\alpha-4\beta mod 25 & \pm 7 & 0 & 0 & \pm 5 \\<br />\hline 3\alpha+4\beta mod 25 & 0 & \pm 7 & \pm 5 & 0 \\ \hline<br />\hline 3\beta+4\alpha mod 25 & \pm 1 & 0 & 0& \pm 10 \\<br />\hline 3\beta-4\alpha mod 25 & 0 & \pm 1 & \pm 10 & 0\\<br />\hline \end{array})
Ceci achève la démonstration du lemme .
Nous pouvons maintenant démontrer le théorème : en appliquant

fois le lemme à

, le nombre complexe
\zeta'^k)
(où

selon le cas) est encore à coefficients entiers et son module vaut :
\zeta^k\right|=1.)

est donc l'une des racines quatrièmes de l'unité.
CQFD.
P.S: Tiens ça me fais un très bon départ en l'arithmétique ce semestre ! Merci Imod pour ce problème .