Nombre premier de Fibonacci

Bonjour,

Si $ p\neq 5 $ est un nombre premier tel que le nombre de Fibonacci $ F_{p} $ est premier, a-t-on $ F_{p}\equiv\pm 1\pmod p $?

Merci d'avance.

Réponses

  • Bonjour,
    si $p$ est un nombre premier différent de $5$ alors $F_p^2-1\equiv 0\pmod{p}$ (voir ici, p. 223) donc, comme $1$ n'a que $1$ et $-1$ comme racines carrées modulo $p$, $F_p\equiv \pm 1 \pmod{p}$.
    LP
  • Bonjour
    le $\pm$ dépend du fait que $5$ est un carré ou pas modulo $p$
  • Bonjour, c'est un exercice intéressant. On peut faire de l'arithmétique dans l'anneau $\mathbb{Z}_p[\sqrt{5}] = \{ a+ \sqrt{5} b \bmod p\}$.

    $$ F_p = \frac{1}{\sqrt{5}}\left( (\frac{1+\sqrt{5}}{2})^p- (\frac{1-\sqrt{5}}{2})^p\right) \equiv
    \frac{1}{2\sqrt{5}}\left( (1+\sqrt{5})^p- (1-\sqrt{5})^p\right)\equiv \frac{(1^p+\sqrt{5}^p ) -(1^p+(-\sqrt{5})^p)}{2\sqrt{5}}
    \equiv 5^{(p-1)/2} \equiv \left(\frac{5}{p}\right)\bmod p$$
    Note que $\mathbb{Z}_p[\sqrt{5}] = \mathbf{F}_{p^2}$ ssi $\left(\frac{5}{p}\right) = -1$.

    La même idée conduit au test de Lucas-Lehmer pour les nombres de Mersenne.
  • Notez que $\left(\frac{5}{p}\right)=\left(\frac{p}5\right)$ par réciprocité quadratique, qui ne dépend donc que de $p$ modulo $5$.
  • En effet c'est une très belle propriété de la suite de Fibonacci.
    Un nombre premier $p \neq 5 $ divise $ F_{p-1}$ si $p=5k\pm 1$ et il divise $ F_{p+1}$ si $p=5k\pm 2$.
    Il n'est pas nécessaire que $ F_{p}$ soit lui-même premier.
    Notons que si $ F_{p}$ est premier, alors $p$ est premier, réciproque fausse, premier contre-exemple $ F_{19} = 4181 = 37 × 113 $. Ceci n'empêche pas $19$ de diviser $ F_{18} =2584$.
    Peut-être Noix de Toto pourrait-il nous faire part des dernières nouvelles du front, concernant les nombres premiers de Fibonacci, à propos desquels il y a encore pas mal de choses inconnues, ce me semble ?
    Bonne soirée.
    Fr. Ch.
  • Et n'oublions pas la sœur de la suite de Fibonacci, qui est la suite de Lucas, de notre cher Édouard Lucas : $L_0=2,L_1=1,L_{n+2}=L_{n+1}+L_{n}$. Si $p $ est premier alors $p$ divise $L_{p}-1$. Réciproque fausse.
  • On ne sait pas justement si le nombre de nombres premiers de Fibonacci est fini ou non. J'espère que la question n'en sera plus une de mon vivant.
  • Ça dépend de ton âge.
    Moi depuis mon jeune âge j'ai vu tomber : le théorème des quatre couleurs, le Grand Théorème de Fermat, la conjecture de Catalan, l'infinitude des nombres de Carmichael, quelques avancées sur le problème de Waring et peut-être d'autres dont je ne me suis pas aperçu.
    Celle que j'aimerais voir résolue c'est Goldbach. Avec Chen Jingrun en 1973, nous pensions que ça y était, eh bien non.
    Bon, les démonstrations sont hors de ma portée, mais ça fait plaisir de savoir que c'est résolu.
    Bonne nuit.
    Fr. Ch.
  • J'aurai 36 ans le 3 novembre. Si Goldbach te tient à coeur, tu peux toujours tenter de rendre mon approche de la question rigoureuse, pour ma part je ne m'en sens pas le courage.
  • Non, merci. Je ne me suis jamais attaqué à un problème ouvert qui a résisté à des esprits bien plus forts que le mien. Chacun sa place. Je n'avais pas noté que tu envisageais de démontrer cette conjecture, mais je ne comprends pas bien que si c'est ton ambition, tu ne cherches pas toi-même à finaliser ta démonstration.
  • Si d'aventure, ontologiquement, les nombres pairs sont définis par la somme de 2 nombres premiers, on ne risque pas de démontrer un jour Goldbach..65840
  • Je me permets de renommer le fil puisqu'il est bien évident qu'il ne s'agit pas ici de nombres premiers de Fibonacci mais de diviseurs premiers de ces nombres.
    Je vais donner une démonstration de la propriété et question, un peu plus longue, mais qui n'utilise pas d'extension de corps fini.
    $ \bullet$ Lemme 1. Théorème d'Euler. Si $p$ est premier impair, alors le caractère quadratique d'un entier $a$ est donné par : $a^{\frac{p-1}{2}}\equiv (\frac{a}{p}) \pmod p$
    $ \bullet$ Lemme 2. Divisibilité des coefficients binomiaux.
    Il est bien connu que si $p$ est premier alors $p\mid (_{k}^{p})$ pour $1\leq k\leq p-1$.
    La relation de récurrence de Pascal permet d'en déduire que :
    $(_{~~k}^{p+1})\equiv 0 \pmod p$ pour $2\leq k\leq p-1$ ;
    $(_{~~k}^{p-1})\equiv (-1)^{k} \pmod p$ pour $1\leq k\leq p-1$.
    $ \bullet$ Formule de Binet (Jacques) pour les nombres de Fibonacci : $F_{n}=\frac{\alpha ^{n}-\beta ^{n}}{\alpha -\beta }$, avec : $\alpha =\frac{1+\sqrt{5}}{2}$ et $\beta =\frac{1-\sqrt{5}}{2}$.
    Il en résulte : $\displaystyle F_{2n}=\frac{1}{2^{2n-1}}\underset{j=0}{\overset{n-1}{\sum }}(_{2j+1}^{~~2n})5^{j}$.
    Soit un nombre premier $p \geq 7$, $p=2q+1$.
    $ \bullet$ Alors d'abord : $\displaystyle 2^{p}F_{p-1}=2^{2q+1}F_{2q}=4\underset{j=0}{\overset{q-1}{\sum }}(_{2j+1}^{~~2q})5^{j}=4\underset{j=0}{\overset{q-1}{\sum }}(_{2j+1}^{p-1})5^{j}\equiv -4\underset{j=0}{\overset{q-1}{\sum }}5^{j} \pmod p$, et de plus :
    $\displaystyle -4\underset{j=0}{\overset{q-1}{\sum }}5^{j}=-(5^{q}-1)=-5^{\frac{p-1}{2}}+1
    \equiv -(\frac{5}{p})+1 \pmod p$.
    Conclusion : si $(\frac{5}{p})=1$ alors $p\mid F_{p-1}$.

    $ \bullet$ Et ensuite : $\displaystyle 2^{p}F_{p+1}=2^{2q+1}F_{2q+2}
    =\underset{j=0}{\overset{q}{\sum }}(_{2j+1}^{2q+2})5^{j}
    =\underset{j=0}{\overset{q}{\sum }}(_{2j+1}^{p+1})5^{j}
    \equiv (_{~~~~1}^{p+1})5^{0}+(_{~~p}^{p+1})5^{q} \pmod p$, et de plus :
    $(_{~~~~1}^{p+1})5^{0}+(_{~~p}^{p+1})5^{q}=p+1+(p+1)5^{\frac{p-1}{2}}\equiv 5^{\frac{p-1}{2}}+1\equiv (\frac{5}{p})+1 \pmod p$.
    Conclusion : si $(\frac{5}{p})=-1$ alors $p\mid F_{p+1}$.

    On termine comme il a été dit avec la LRQ. Voir par exemple : https://mon-partage.fr/f/038XWJtf/
    Voilà c'est un peu long mais ça ne sort pas de $\mathbb Z$.
    Bonne journée en attendant l'été.
    29/07/2017
  • Ce qui m'importe c'est qu'elle soit démontrée, après que le point final soit écrit par moi ou quelqu'un d'autre, quelle importance ?
  • Allons Sylvain, tu es un homme, fait pour marquer le monde de la trace de ton passage.
  • Un aparté encore sur Goldbach et sa démonstration. Savez-vous si une branche des mathématiques étudie l’éventuelle cause de cette foultitude de cas qui semblent jumelés par exemple par l’addition et la multiplication, comme l’émergence d’un paradigme situé en amont ?
    Voilà quelques exemples :
    - Le logarithme pour transformer le produit en une somme
    - Les fonctions Zêta qui " interprètent des problèmes d'origine arithmétique ou géométrique " Driss Essouabri https://goo.gl/R8esqD
    et
    " Depuis fort longtemps, on sait que la fonction de Riemann (et son ancêtre la fonction d’Euler) constitue un pont entre l’analyse et l’arithmétique, c'est-à-dire entre le continu et le discret. Grâce au théorème fondamental de l’arithmétique, on peut démontrer assez facilement l’identité d’Euler permettant de transformer la somme de Riemann en un produit infini étendu aux seuls nombres premiers ... La fonction Zêta de Riemann fournit un modèle de relations entre le discret et le continu. N’en va-t-il pas de même de la mécanique quantique ? La répartition des nombres premiers ne serait-elle dès lors que l’une des manifestations d’une loi plus générale gouvernant notre univers ? " Jean-Pierre Hauet https://goo.gl/wS5HqC
    - L’incroyable formule de Ramanujan qui associe l’exponentielle et pi https://goo.gl/wXqdfN
    - Sur l’éventuel adn des nombres entiers :
    1) le crible que j’ai posé plus haut sur Goldbach : droites dimension 1 ? - Somme de 2 nombres premiers aux extrémités ; au centre les pairs et par déduction les impairs ; sur ce schéma, du bruit de l'interaction des premiers émerge de l'ordre.
    2) le crible de Yuri Matiiassevitch : conique dimension 2 - Produit de 2 nombres entiers aux extrémités ; au centre les composés et par, déduction, les premiers ; sur ce schéma, du bruit de l'interaction des entiers émerge du désordre.
    https://goo.gl/Mc9YHP ( si le lien plante, aller sur https://goo.gl/7r5hrD ) et https://www.geogebra.org/m/Ye8Vr7j2
    * Si on juxtapose les deux, on a bien distinctement les premiers et les composés au centre https://goo.gl/1snQwd
  • Bonjour,

    Soit $ p >5 $ un nombre premier et $ F_{p} $ le nombre de Fibonacci d'indice $ p $. Au couple $ (n,p) $ avec $ 0<p<\dfrac{\log F_{p}}{\log p} $ on associe le couple d'entiers relatifs $ \Gamma_{n}(F_{p})=(a_{n,p},b_{n,p}) $ tel que $ F_{p}=a_{n,p}p^{n}+b_{n,p} $ avec $ a_{n,p}>0 $ et $ \vert b_{n,p}\vert=\min(F_{p}\mod p^{n},p^{n}-(F_{p}\mod p^{n}) $ .
    Je conjecture que $ F_{p} $ est premier si et seulement si il existe $ m $ tel que $ pr_{i}(\Gamma_{m}(F_{p}) $ est la somme de deux nombres premiers de Fibonacci, où $ pr_{i}(\Gamma_{m}(F_{p}) $ est le $ i $-eme élément de $ \Gamma_{m}(F_{p}) $ , avec $ i\equiv m\pmod 2 $ .
    Quelqu'un peut confirmer ?

    [Restons dans la discussion que tu as ouverte sur le sujet. AD]
  • Bon anniversaire Sylvain. Le nombre 36 est le premier entier positif non trivial qui soit à la fois carré et triangulaire. Mais tu ne vivras pas assez pour atteindre le suivant.
    Blague idiote : M. et Mme Étiré-Folboir ont un fils, et ils lui donnent comme prénom...
    Bonne journée.
    Fr. Ch.
  • Sylvain. :-D
  • Salut !

    Si $F_{i}$ est le nombre de Fibonacci de rang $i$, alors les suites:

    $A_{n} = 2F_{3+8n} + 1 $, $B_{n} = 2F_{5+8n} + 1 $, $C_{n} = 2F_{4+24n} + 1 $, $D_{n} = 2F_{20+24n} + 1 $ et $E_{n} = 2F_{7+8n} + 3 $ ;

    sont des suites de nombres premiers.

    Merci.
  • De plus :

    le nombre $G_{n} = 2F_{12+24n} + 1 $ n'est pas premier pour $n$ entier.

    Merci.
  • D'où proviennent ces affirmations ?
  • C'est plus souvent faux que vrai :69466
  • Soyons positifs : pour $B_n = 2F_{5+8n} + 1$, on trouve 3 entiers $1 \le n \le 50$ pour lesquels $B_n$ est premier.

    > B := func < n | 2*Fibonacci(5+8*n) + 1 > ;
    > [n : n in [1..50] | IsPrime(B(n))] ;      
    [ 1, 2, 36 ]
    
  • Pour les $C_n$, ça se gâte nettement:69468
  • Merci à Chaurien dont je découvre à l'instant l'amical message...vendredi j'étais à Florence et à part écouter le dernier opus de MC Solaar je n'ai pas fait grand chose, en tout cas pas des maths. Chacun sa façon de fêter le bunka no hi (jour de la culture au Japon, ayant fait suite à la commémoration de l'anniversaire de l'empereur Meiji - et non de celui d'André Malraux né le 3 novembre 1901) !
  • Salut.

    Merci d'avoir pris de votre temps... On me l'avait dit. Je dois pouvoir faire ces bouts de programmes.

    Excuse-moi @Sylvain d’être un peu sorti du sujet....!
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