Équations
dans Arithmétique
Bonjour
Je me heurte à une difficulté d'apparence simple. Voilà :
a^2 = m(2 k - 1)
b^2 = 2m*k (k - 1)
c^2 = m*(1 - 2k + 2 k^2)
a, b, m, et k sont des entiers naturels.
La question est la suivante: est-ce que la variable " c^2 " peut être elle aussi un carré entier naturel.
Je pense que non, mais je n'arrive pas à le démontrer...
Merci d'avance à vous toutes et tous.
Je me heurte à une difficulté d'apparence simple. Voilà :
a^2 = m(2 k - 1)
b^2 = 2m*k (k - 1)
c^2 = m*(1 - 2k + 2 k^2)
a, b, m, et k sont des entiers naturels.
La question est la suivante: est-ce que la variable " c^2 " peut être elle aussi un carré entier naturel.
Je pense que non, mais je n'arrive pas à le démontrer...
Merci d'avance à vous toutes et tous.
Réponses
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Bonjour,
Où $n$ intervient-il ?
Et si tu prends $b=0$ et $a=c=k=m=1$ ? -
Et si $m=1 - 2k + 2 k^2$ ?
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Non Maths Coss, puisque b^2 ne serait plus un carré parfait...
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Uvdose, tous les nombres sont des entiers supérieurs à zéro...
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$0$ est un entier naturel. Si tu veux que les entiers mis en jeu soient strictement positifs, précise-le dès le départ.
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Bonjour,
Proposition : Il n'existe pas $\displaystyle a,b,c,m, k$ entiers non nuls tels que : $\displaystyle a^2=m(2k-1), b^2=m 2k (k-1), c^2=m (2k^2-2k+1).$
Preuve : De la première équation on tire $\displaystyle 2k=(1+a^2/m)$ et donc $\displaystyle k-1=(a^2/m-1)/2$ et donc d'après la deuxième équation $\displaystyle b^2/m=(a^4/m^2-1)/2$ ou encore $\displaystyle a^4-m^2=2mb^2.$ Mais les deuxième et troisième équations donnent $\displaystyle c^2=b^2+m$ on reporte alors $\displaystyle b^2=c^2-m$ pour obtenir $\displaystyle a^4+m^2=2mc^2.$ On en déduit $\displaystyle a^4=m(b^2+c^2)$ et comme on sait que $\displaystyle m=c^2-b^2$, on reporte pour obtenir $\displaystyle c^4=a^4+b^4.$ Le théorème de Fermat permet de conclure. -
Moi je dirais carrément qu'il n'existe pas d'entiers strictement positifs, $a$, $b$, $m$ et $k$ tels que $a^2=m(2k-1)$ et $b^2=2mk(k-1)$.
Qu'en dis-tu, Muskha ? -
Pour ce genre de truc, le calcul formel est assez confortable :
-
Uvdose
Désolé mais j'ai mal choisi mon exemple -
Merci YvesM
C'est une bonne approche.
Mais je cherche à éviter Fermat... si possible -
2m*k (k - 1) =2*3*2*1=12 n'est pas un carré d'entier.
-
Bonjour,
D'après l'indication de @uvdose :
On cherche des entiers naturels non nuls $\displaystyle a,b,m,k$ tels que $\displaystyle a^2=m(2k-1), b^2=m2k(k-1).$
On a nécessairement $\displaystyle k \geq 2.$
On pose $\displaystyle a_k=2k-1, b_k=2k(k-1)$ et on vérifie par le calcul : $\displaystyle (2k-1) a_k-2 b_k=1, k \geq 2.$ On a établi que $\displaystyle a_k, b_k$ sont premiers entre-eux.
On forme alors la quantité $\displaystyle a^2b^2=m^2a_kb_k$ et, mal rédiger et sans doute faux : par la décomposition en produit de facteurs premiers, il est nécessaire que $\displaystyle a_k=b_k^{2m+1}, m \in \N$ ou que $\displaystyle b_k=a_k^{2m+1}, m \in \N$ : contradiction. En effet, tous les facteurs premiers de $(ab)^2$ doivent avoir une puissance paire et donc $a_kb_k$ doit être un carré.
On a donc démontré qu'il n'existe pas des entiers naturels non nuls $\displaystyle a,b,m,k$ tels que $\displaystyle a^2=m(2k-1), b^2=m2k(k-1).$ -
YvesM a écrit:$a^2b^2=m^2a_kb_k$ et, par la décomposition en produit de facteurs premiers, il est nécessaire que $\displaystyle a_k=b_k^{2m+1}, m \in \N$ ou que $\displaystyle b_k=a_k^{2m+1}, m \in \N$
Je ne te suis pas...
Il est plutôt nécessaire que $a_kb_k$ soit un carré non nul, et comme $a_k$ et $b_k$ sont premiers entre eux, $a_k$ et $b_k$ sont eux aussi des carrés non nuls.
Peut-être que Muskha pourrait finir ? -
Puisque 0 est un entier naturel, alors avec k=1, m=c² est solution
-
Bonjour,
Pour le fait qu'il n'existe pas d'entiers non nuls $a,b,m,k$ vérifiant $\left\{ \begin{array}{ccl} a^2&=&m(2k-1)\\b^2&=&2mk(k-1)\\ \end{array}\right.$, je suggère cette justification qui n'est peut-être pas la plus simple. Je suppose donc qu'il existe $a,b,m,k$ vérifiant les conditions énoncées et je note: $ d=a\wedge b\:;\: p=\dfrac ad;\: q=\dfrac bd$.
Avec le fait que $2k-1$ et $2k(k-1)$ sont premiers entre eux, nous avons:
$m=m\big( (2k-1)\wedge (2k^2-2k) \big)= a^2 \wedge b^2 =(a\wedge b)^2 = d^2$, d'où l'on déduit: $\left\{ \begin {array}{ccl} p^2&=&2k-1\\q^2&=& 2k(k-1)\\ \end{array} \right.$ puis,
$2k(k-1)p^2=(2k-1)q^2 $, qui équivaut à $ \:\:2p^2k^2 -2(p^2+q^2)k+q^2 = 0$.
Le discriminant de ce polynôme du second degré en $k$ est donc le carré d'un entier: on parvient alors à: $p^4 +q^4 = r^2 \:\:\:(r\in \N^*)$, une égalité dont Pierre de Fermat, inaugurant ainsi sa "méthode de descente infinie", a démontré qu' elle était irréalisable avec des entiers $p,q,r$ non nuls.
Amicalement,
PS On peut également éliminer $k$ dans les deux équations liant $p,q,k$ et aboutir à: $p^4-2q^2 =1$.
En usant de la "théorie de l'équation de Pell -Fermat" (encore lui), on prouve que cette dernière égalité est encore impossible avec des entiers $p,q$ non nuls. -
Une fois parvenu à $\left\{ \begin{array}{ccl} p^2&=&2k-1\\q^2&=&2k(k-1)\;\;(\star)\\\end{array}\right.$ :
$-$ Si $k$ est pair, $2k$ et $k-1$ sont premiers entre eux, donc d'après $(\star)$, $2k$ et $k-1$ sont des carrés. Mais alors $2k-1$ et $2k$ sont deux entiers consécutifs carrés, ce qui impose $2k-1=0$ : absurde.
$-$ Si $k$ est impair, on écrit $(\star)$ sous la forme $q^2=k(2k-2)$. En notant que $k$ et $2k-2$ sont premiers entre eux, on aboutit au fait que $k$ et $2k-2$ sont des carrés. Mais alors $2k-2$ et $2k-1$ sont deux entiers consécutifs carrés, ce qui impose $2k-2=0$, d'où $b=0$ : contradiction.
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