Une question d'ensemble infini

Bonjour,
Voici ma question.

Soit la congruence $x^2\equiv -1\pmod{p}$, où je donne successivement à $p$ la valeur de chaque nombre premier de la forme $4k+1$.
Le fait qu'il existe une infinité de nombres premiers de la forme $4k+1$ implique-t-il automatiquement, c'est-à-dire sans aucun doute possible, que l'ensemble des racines de ce type de congruence est lui aussi infini ?

(Je pense que l’ensemble des racines de ce type de congruence est infini, mais comment le démontrer ?)

Merci d'avance.

Réponses

  • S'il n'y avait qu'un nombre fini de $x$ tels que $x^2+1$ soit divisible par un nombre premier de la forme $4k+1$, il n'y aurait qu'un nombre fini de nombres premiers de la forme $4k+1$.
  • Ah bon ?

    On n’est déjà pas sûrs qu’il existe une infinité de valeurs de $n^2+1$ égales à un nombre premier. Alors comment être sûrs qu’il existe une infinité de valeurs de $n^2+1$ égales à un nombre premier de la forme $4k+1$ ou un de ses multiples ?
    Je m’interroge.
  • Bonjour,
    Pour tout $p\geqslant 3$ premier, l'équation $x^2\equiv -1\,[p]$ possède au moins une solution ssi $p\equiv 1\,[4]$. C'est une conséquence de : pour tout $p\geqslant 3$ premier et $a\in\Bbb Z$ non multiple de $p$, $a$ est un carré modulo $p$ ssi $a^{\frac{p-1}2} \equiv 1\,[p]$.
    Mais je ne suis pas sûr de comprendre la question. On a par exemple $2^2 \equiv -1\,[5]$ et $5\equiv1\,[4]$. Donc les entiers de $2+5\Bbb Z$ fournissent une infinité de solutions à une équation du type $x^2\equiv -1\,[p]$ avec $p\equiv 1\,[4]$ premier.
  • @Sneg : si $x^2 \equiv -1 \text{ mod } p$ alors $p$ divise $x^2+1$ et $p \leq x^2+1$, d'où (on peut bien sûr choisir $x$ positif) $x \geq \sqrt{p-1}$, qui tend vers l'infini avec $p$.
  • Merci beaucoup, Poirot !
    Merci aussi à jandri et Calli !
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