Informatique contre mathématiques

Bonjour et bonne fête,

Par la programmation informatique, on trouve facilement les valeurs de $x$ tel que $x^2\equiv 1 \pmod{2019}$.

Sans passer par la recherche exhaustive, peut-on y arriver par des moyens purement mathématiques ?

Merci d'avance.

Réponses

  • Bonjour,

    $(x+1)(x-1) \equiv0 \pmod {3 \times 673}$

    Cordialement,

    Rescassol

    Edit: Une typo corrigée
  • Bonjour, Rescassol, et merci.

    J'avais remarqué ce résultat, mais je ne vois pas trop à quoi il me mène.
  • Bonjour,

    Il ne reste plus qu'à décomposer en plusieurs cas:
    $x \equiv 1 \pmod {2019}$
    ou
    $x \equiv -1 \pmod {2019}$
    ou
    $x \equiv 1 \pmod {3}$ et $x \equiv -1 \pmod {673}$
    ou
    $x \equiv -1 \pmod {3}$ et $x \equiv 1 \pmod {673}$

    Je ne vais quand même pas tout faire :-D

    Cordialement,

    Rescassol
  • En effet, ça marche. Merci, Rescassol.
    Mais je ne sais pas pourquoi. Sans doute y a-t-il du théorème chinois là-dessous. J’y réfléchirai plus tard.
    Encore merci.
  • Si je comprends bien, résoudre par exemple $x^2\equiv 2019\pmod{2020}$ revient à résoudre :
    $x^2-2019\equiv 0\pmod{4}$ et $x^2-2019\equiv 0\pmod{5}$ et $x^2-2019\equiv 0\pmod{101}$.
    C'est bien ça ?
    Merci d'avance.
  • Oui mais il faut expliciter l'isomorphisme chinois pour reconstruire les solutions !
  • C’est-à-dire, Goleon ?
  • Bonjour,

    Utiliser le théorème qui porte le nom de "théorème des restes chinois".

    Cordialement,

    Rescassol
  • Salut Sneg,

    J'essayes d'expliquer ! Soit $a_1,a_2,a_3$ trois entiers, je note $a = a_1 \times a_2 \times a_3$. On dispose d'un morphisme d'anneaux :
    $$\pi : \frac{\Z}{ a \Z} \longrightarrow \frac{\Z}{ a_1 \Z} \times \frac{\Z}{ a_2 \Z} \times \frac{\Z}{ a_3 \Z} $$

    Si on suppose que les entiers $a_1,a_2,a_3$ sont premiers entre eux (deux à deux !!!) , alors $\pi$ est un isomorphisme.

    Donc les solutions de ton équation $x^2 =1 \pmod{4 \times 5 \times 101}$ sont reliées au solution modulo $4$, $5$ et $101$. Mais ce que tu voudrais c'est à partir de la résolution modulo $4$, $5$ et $101$ c'est reconstruire les solutions modulo $2020$.

    Et le théorème ne sert à rien, c'est sa démonstration qui sert i.e la démonstration qui explicite l'isomorphisme réciproque !

    Comment ça fonctionne :

    On pose, pour $i \in \{1,2,3\}$ : $\widehat{a}_i := \frac{a}{a_i}$. Les $\widehat{a}_i$ sont premiers entre eux dans leurs ensembles et donc il existe une identité de Bézout :
    $$
    \widehat{a}_1 u_1+ \widehat{a}_2 u_2+ \widehat{a}_3 u_3 = 1
    $$
    On pose alors $$(x_1,x_2,x_3)\mapsto \widehat{a}_1 u_1 x_1+ \widehat{a}_2 u_2 x_2+ \widehat{a}_3 u_3 x_3 $$
    Et on obtient l'isomorphisme réciproque de $\pi$ et donc la possibilité de résoudre vraiment l'équation et pas seulement dire les solutions reliées !
    sage: a_1 = 4
    sage: a_2 = 5
    sage: a_3 =101
    sage: a= a_1*a_2*a_3
    sage: c_1 = a_2*a_3         ///  c_i c'est pour a_i chapeau 
    sage: c_2 = a_1*a_3
    sage: c_3 = a_2 *a_1
    
    Là je fait un truc pour obtenir les $u_1,u_2,u_3$ … qu'importe pour l'instant !
    sage: M = matrix(ZZ,1,3,[c_1,c_2,c_3])
    sage: M.smith_form()
    (
                  [  1 -20  -4]
                  [ -1  20   5]
    [1 0 0], [1], [ -5 101   0]
    )
    sage: A,B,C= M.smith_form()
    sage: C
    [  1 -20  -4]
    [ -1  20   5]
    [ -5 101   0]
    
    En regardant la première colonne, on obtient $(u_1,u_2,u_3) = (1,-1,-5)$, on pose :
    $$
    \psi : (x_1,x_2,x_3) \mapsto 505 x_1 -404 x_2-100x_3
    $$

    Par exemple $\psi(1,-1,-1) = 505+404+100 = 1009$.
  • Sauf que j'ai mal lu et que ne veux pas résoure $x^2 = 1$ mais $x^2=-1$, tu peux oublier !
  • Merci Goleon et Rescassol.

    En fin de compte, pour résoudre le problème posé deux messages à moi plus haut, puis-je écrire ceci ? :

    Résoudre $x^2\equiv 2019\pmod{2020}$ revient à résoudre "simultanément" :
    1) $x^2-2019\equiv 0\pmod{4}$
    2) $x^2-2019\equiv 0\pmod{5}$
    3) $x^2-2019\equiv 0\pmod{101}$
    Or, déjà, $x^2\equiv 2019\equiv 3\pmod{4}$ n'a pas de solution.
    Donc $x^2\equiv 2019\pmod{2020}$ n'a pas de solution.

    Ou bien ce que j'écris ne peut pas être accepté par les mathématiciens ?
  • Aucune idée si c'est accepté par des mathématiciens faut leurs demander :-D
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