Équation $a^4+b^2=4+c^3$

Bonjour,

En flânant, je suis tombé sur cette question posée (il y a plus de trois ans) sur MathOverflow et restée sans réponse. Connaissant le niveau de beaucoup d'intervenants sur MO, je tiens à avouer tout de suite que je n'espère pas vraiment trouver une solution au problème :-)
Malgré mon anglais catastrophique, il me semble avoir compris que l'auteur de la question n'a (en particulier) pas réussi à trouver de solution à l'équation diophantienne $x^4+y^4-z^3=4$. Je me suis demandé si l'on pouvait déjà trouver des solutions à celle-ci :
$a^4+b^2=4+c^3$ $\;\;(\star)$

Bon, évacuons tout de suite les solutions "triviales" $(a,b,c)$ du type $(t^3,2,t^4)$, $t\in\mathbb{Z}$ et imposons à $b$ d'être supérieur ou égal à $3$. Le casse-tête suivant ne pose pas énormément de difficultés (avis aux amateurs) :

Exercice : montrer que $(\star)$ possède une infinité de solutions non triviales.

$\hookrightarrow$ En revanche, pour l'instant, je sèche sur cette question : $(\star)$ possède-t-elle une infinité de solutions avec $b$ impair ?

J'ai fait un programme qui m'a fourni la liste des quelques solutions vérifiant $c\leqslant30\,000$ :

$(44,349,157)\\
(22,3995,253)\\
(68,4911,357)\\
(22,239165,3853)\\
(206,249109,3997)\\
(410,206765,4141)\\
(342,354107,5181)\\
(466,1188067,11341)$

Tout coup de pouce sera le bienvenu.

Réponses

  • Pour ceux qui ont réfléchi à l'exercice précédent (et pour inciter ceux qui ne l'ont pas fait à le faire :-)), voici à titre d'indication la liste des solutions de $(\star)$ pour $x\leqslant30\,000$, sans se limiter aux cas où $b$ est impair.

    $(4,62,16)\\
    (9,52,21)\\
    (16,274,52)\\
    (44,349,157)\\
    (22,3995,253)\\
    (68,4911,357)\\
    (65,12748,565)\\
    (52,24898,856)\\
    (59,30528,981)\\
    (32,79694,1852)\\
    (108,155086,2892)\\
    (22,239165,3853)\\
    (206,249109,3997)\\
    (32,262142,4096)\\
    (481,124272,4101)\\
    (410,206765,4141)\\
    (552,201854,5112)\\
    (342,354107,5181)\\
    (466,1188067,11341)\\
    (1395,2584114,21873)\\
    (823,3962202,25281)\\
    (1553,3215742,25281)\\
    (1000,4482034,27628)\\$

    Un de ces triplets se révèle particulièrement intéressant ;-)
  • Si il y a une infinité de solutions, notamment avec $C$ impair, il y aurait plus ou moins, autant de solutions avec $a$ ou $b$ impair...Rien ne permet de penser que le nombre de solutions avec $b$ impair serait fini....

    Déjà dans l'exemple indiqué, c'est ce qui se passe....7 solutions avec $a$ impair et 8 avec $b$...

    Il y a même une solution où $4+c^3$ est un nombre premier.

    Est ce que dans tes tests il y a des solutions avec $c\equiv{9}[30]$ ou $19 [30]$ ; car $c\equiv{29}[30] + 4$ serait multiple de 3....donc non premier, idem pour $c$ se terminant par 1.

    Les solutions semblent être aléatoires....
  • LEG a écrit:
    Rien ne permet de penser que le nombre de solutions avec $b$ impair serait fini....

    Pour l'instant, rien ne me permet de penser le contraire non plus...
    LEG a écrit:
    Les solutions semblent aléatoires

    Je ne sais pas très bien ce que tu veux dire... En tout cas, une des solutions avec $b$ pair interpelle : on peut en construire une infinité d'autres du même type.
  • $(2^{3\ell+2}, 2^{12\ell+6}-2,2^{8\ell+4})$ ;-)
  • @uvdose
    à ta première réponse , bien sur que rien ne permet penser pour l'une ou l'autre...

    Quand à ma supposition "d'aléatoire " ; ton programme l'indique pour l'instant...("je ne parle pas de construire une solution en repartant d'une solution avec b pair....")

    il semblerait d'ailleurs, au vu de tes premières solutions que C soit d'une certaine forme...par exemple existe t'il $C\equiv{11;17;23\ et\ 29} [30] + 4$ donc non multiple de 3...
    bonne journée.
  • Si $b$ est impair,
    $(0,\pm 1,5)$ ou $(0,\pm 3,-3)$ modulo $(2,8,16)$
    Bof...
  • Oui, je n'ai guère été plus loin.
  • Au hasard de recherche d'exos, j'ai touvé une étude sur a^2+b^3 =c^4
    http://www.apmep.fr/Les-problemes-de-l-APMEP,5571
  • @abstract : merci, car même si je ne vois pas pour l'instant comment m'en servir pour mon équation $(\star)$, il s'agit d'un exercice intéressant.
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