Équation diophantienne

J'avoue que je connais très peu la théorie des nombres. Ces jours-ci, j'ai essayé de résoudre les équations diophantiennes et j'ai trouvé une méthode personnelle. Je me souviens de la méthode d'Euler, mais la mienne est complètement différente.
Outre la méthode d'Euler, quelles autres méthodes sont connues ?
J'ai résolu un exercice avec ma méthode et la solution générale semble différente de la méthode d'Euler que j'ai vue il y a plusieurs décennies et que je devrais étudier à nouveau. Est-il possible que la solution générale soit différente et que les mêmes solutions ne puissent pas être obtenues ?
L’exercice est le suivant.
Résolvez l’équation 243x + 71y = 100 et j’ai trouvé x = -71n-2600, y = 243n + 8900.
J'ai travaillé quelques jours pour trouver cette méthode, quand j'ai vu que la formule était exacte, j'étais vraiment heureux.
Merci d'avance
Fibonacci
Je ne publierai pas ma méthode sur Internet, je pourrais poster un scan avec l'image de la solution. Je ne sais pas si c'est acceptable. Je ne fréquente pas beaucoup Internet, mais si en Italie, malheureusement, tout est possible, ce forum me semble un paradis avec des gens instruits et compétents et je ne veux pas être impoli.
Je suivrai votre avis sur la publication ou non de la solution (sans explication ..)

Réponses

  • Salut, je n'ai pas tout compris pour cette histoire de possibilités en Italie, mais je compatis. Il se trouve que je suis aussi peu instruit en arithmétique et n'ai pas d'idée précise de ce qu'est une équation diophantienne (ça a l'air d'être ce genre de truc) et pas la moindre de ce que peut bien être cette méthode d'Euler (bon ok, j'avoue, je suis carrément une grosse quiche). Je ne crois pas que ta méthode soit particulièrement original, parce qu'en essayant l'exercice avec la première chose qui m'est venu en tête, je suis tombé sur les mêmes constantes que toi
    Voilà comment je fais l'exercice:

    1) Comme 100 est évidemment premier avec 243 et 71, je vérifie que 243 et 71 sont premier entre eux (parce que sinon c'est plutôt mal barré pour que $100 \in 243\mathbb{Z}+ 71 \mathbb{Z}$). Du coup, je vérifie ça par méthode des divisions euclidiennes successives (même si 71 est premier), et j'en profite au passage pour extraire des nombres $u,v$ tel que $243u+71v=1$, parce que ça m'arrange bien.
    2) En cours de route, j'ai constaté que $19\times 243 - 65\times 71=2$, qui est un diviseur de 100. Je sais donc que $(x,y)=(950,-3250)$ est solution. En allant jusqu'au bout je trouve $-26\times 243+89\times 71=1$, ce qui me laisse penser qu'on a utilisé des méthodes comparables.
    3) Je constate que si j'ai deux deux couples solutions $(x_1,y_1)$ et $(x_2,y_2)$ de l'équation alors $(x_1-x_2, y_1-y_2)$ est solution de $243x+71y=0$. Par bonheur, il se trouve que je connais aussi le lemme de Gauss (parce que je suis une quiche, mais il ne faut pas abuser), vu que les deux autres, ils sont premiers entre eux, j'en déduis habilement que 71 divise x. Du coup, je sais que les solutions sont les couples $(x,y)=(950+71n , -3250+243n)$ avec $n\in \mathbb{Z}$.
    Quitte à faire, pour ne pas garder des nombres trop grands, je retente une petite division euclidienne, ce qui me donne (27,-91) plutôt que (950,-3250).

    C'était ça?
  • Bonjour.

    Il existe des méthodes élémentaires pour trouver les solutions des équations arithmétiques de la forme ax+by = c où a, b et c sont des entiers non nuls, le pgcd de a et b divise c et x et y sont des entiers inconnus. Basées sur la relation de Bézout et l'algorithme d'Euclide, elles sont rapides, facilement programmées, donc d'autres méthodes n'ont pas grand intérêt.

    Par contre, si deux méthodes donnent des ensembles de solutions différents, c'est qu'une des deux est fausse ou mal appliquée. Cependant, il existe différentes expressions possibles des solutions, ici $x = -71n-2600,\ y = 243n + 8900$ ou $x=950$ [+] $ - 71n ,\ y = -3250 + 243n$ ou $x=27$ [+] $ -71n ,\ y = -91+243n$, comme vous l'avez tous deux proposé, qui donnent le même ensemble de solutions.

    Cordialement.

    [correction d'une erreur de signe.]
  • Merci beaucoup pour votre aimable réponse, comment obtenez-vous 27 et -91?

    P.S: en ce qui concerne l'Italie, il est impossible de participer à un forum sans recevoir d'insultes après 2 ou 3 fois. quel que soit le sujet. Il y a des gens qui aiment s'amuser en allant sur les forums et en insultant ...

    a+

    Fibonacci
  • 950 -71 n = 27 + 71(n-13) il y a une typo dans la réponse de Titi, que j'ai recopiée !
    -3250 + 243 n = -91 + 243(n-13)
    Et on prend m=n-13, qui est un entier quelconque.
  • Merci .. Je trouve une méthode pour résoudre les équations diophantiennes et je ne remarque pas une propriété évidente !!! Merci encore ..
    a+

    Fibonacci
  • Perso, dans ce genre de problème, je cherche d'abord l'inverse de l'un modulo l'autre. Ensuite j'en déduis l'autre inverse, puis il ne reste qu'à multiplier par 100. ça me semble être de loin le plus rapide ( à la main).

    45 [71] * 243-1 = 154[243] * 71

    45 * 100 [71] = 27

    154 * 100 [243] = 91
  • Merci, ce que tu as écrit était déjà très clair, et c'est comme ça que je l'ai fait..

    a+

    Fibonacci
  • Bonjour, je viens de vérifier ma méthode pour résoudre les équations diophantiennes, valable pour n variables. J'ai essayé l'équation 3x + 4y + 5z = 100 avec 3 variables. Voici une solution x = 335, y = 5, z =- 185.
    Puis-je savoir si la méthode Euler est utilisée pour plus de variables?
    Merci, j'avoue être contente du résultat.
  • Fibonacci a écrit:
    Puis-je savoir si la méthode Euler est utilisée pour plus de variables?

    Pardonne mon ignorance mais qu'appelles-tu "méthode d'Euler"?
  • Salut,

    Je suis nul en arithmétique du coup j'essayes de faire de l'algèbre linéaire. Je considère la matrice :
    $$M =
    \left(\begin{array}{rrr}
    3 & 4 & 5 \\
    0 & 0 & 1 \\
    -1 & -1 & 0
    \end{array}\right)
    $$
    qui a la bonne idée d'être de déterminant $-1$ est donc inversible dans $\Z$, son inverse est :
    $$
    \left(\begin{array}{rrr}
    -1 & 5 & -4 \\
    1 & -5 & 3 \\
    0 & 1 & 0
    \end{array}\right)
    $$
    Maintenant je cherche les solutions de $3x+4y+5z = 0$, je sais ce n'est pas ton équation mais je commence par faire ça !
    Donc $(x,y,z)$ est solution si et seulement si il existe $(b,c) \in \Z^2$ tel que $M \times (x,y,z)^t = (0,a,b)^t$ si et seulement si il existe $(a,b) \in \Z^2$ tel que :
    $$
    \begin{pmatrix} x \\ y \\ z \end{pmatrix} = M^{-1} \begin{pmatrix} 0 \\ a \\ b \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 5a-4b \\ -5a+3b \\ a \end{pmatrix}
    $$
    Maintenant, pour faire le lien avec ton problème ! C'est le truc d'une solution particulière + une solution homogène et donc :
    $$
    \begin{pmatrix} x \\ y \\ z \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 335+ 5a-4b \\5 -5a+3b \\ -185+ a \end{pmatrix}
    $$

    Je me suis permis de ne rien expliquer car tu n'as rien expliqué non plus ;-)
  • S'il s'agit de trouver une solution particulière $(x_0,y_0,z_0)$.

    On commence par trouver une solution particulière de l'équation $3x+u=100$.
    Solution qu'on peut obtenir, par exemple, avec l'algorithme dit d'Euclide étendu.

    Ce qui donne une solution $(x_0,u_0)$.
    Puis, si c'est possible, on cherche à résoudre l'équation: $4y + 5z=u_0$
  • Je présente la solution générale .. Je n'expose pas ma méthode car je dois encore l'améliorer et peut-être l'envoyer à un magazine ..
    Merci beaucoup pour vos suggestions
    x=-665a+1000, y=105a-100, z=315a-500.

    a+

    Fibonacci
  • Je pense que la méthode d'application de l'algorithme d’Euclide est due à Euler...

    a+
  • Goleon écrivait : http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?5,1869746,1873138#msg-1873138
    [Inutile de recopier un message présent sur le forum. Un lien suffit. AD]

    Vous avez absolument raison, mais je n'ai pas envie de présenter une méthode que je considère originale si elle n'est pas encore complète. Pouvez-vous expliquer la signification des deuxième et troisième rangées de la matrice ?
    Merci d'avance.
  • Une méthode sûre : échelonner suivant les colonnes (sur les entiers, bien évidemment) !
    J'échelonne suivant les colonnes la matrice ligne $\pmatrix{3&4&5}$ de notre système réduit à une seule équation. On soustrait la première colonne des deux autres : $\pmatrix{3&1&2}$. On permute circulairement les colonnes : $\pmatrix{1&2&3}$. On soustrait 2 fois la premiére colonne de la deuxième et 3 fois la première colonne de la troisième : $\pmatrix{1&0&0}$. En résumé :
    $$\pmatrix{3&4&5}\,U=\pmatrix{1&0&0}\quad\text{avec }U=\pmatrix{-1&1&4\\ 1&-2&-3\\ 0&1&0}\;.$$
    Résoudre l'équation $\pmatrix{1&0&0}\pmatrix{x\\y\\z}=100$ est facile : les solutions sont $\pmatrix{100\\a\\b}$ avec $a$ et $b$ quelconques. D'où les solutions de l'équation de départ :
    $$U \pmatrix{100\\a\\b}= \pmatrix{-100+a+4b\\100-2a-3b\\a}\;.$$
  • @Fibo : il te manque des solutions. Par exemple : $(340,0,-184)$
  • Goleon:

    Il y a une infinité de solutions. Une solution sans nombre négatif: $(5, 10, 9)$
  • Salut Fdp : c'est quoi le rapport entre ce que je dis et ce que tu réponds ?
  • Goleon:

    Il m'a semblé que tu donnais une solution de l'équation diophantienne donnée par Fibonacci dans ce fil.

    $3\times 340+4\times 0+5\times-184=100$ .

    Mon impression était correcte. B-)-

    Je te faisais juste remarquer que cette équation avait une infinité de triplets solutions.
    Donc il est vain d'essayer de lister toutes les solutions une par une. :-D
  • FDP, Goleon a bien donné les solutions sous forme paramétrique.
    Il faut lire !
  • Un bon algorithme de résolution.
    Plus de questions et, surtout, pas de substitutions ou autres manœuvres.
    Que du pivotage.91074
  • Soland, ne trouves-tu pas qu'il y a comme un petit air de déjà vu, quand tu compares ce que tu as écrit avec mon message plus haut ?
  • Un algorithme s'occupe aussi de la mise en page des calculs.
  • D'accord, tu as apporté une présentation soignée. ;-)

    PS. Mais quand on veut expliquer, quelques phrases ne font pas de mal non plus.
  • Nous sommes d'accord.
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