Nouvelle solution équation de Pell-Fermat

Bonjour
Si un spécialiste peut m'aider à savoir si la détermination des solutions primitives de l'équation X**2 - nY**2 = d avec n et d entiers positifs, dans les cas suivants :

* d+n est un carré parfait et sqrt(d+n) = (1 ou bien -1) mod (n-1), est déjà étudie ?

* si on n'a pas la condition sqrt(d+n) = (1 ou bien -1) mod (n-1), on aboutira à des solutions sous forme de fractions.

NB: Une solution triviale est y=1 et d+n=x^2.

Merci.

Réponses

  • La prétendue équation de Pell est de Fermat.
  • Ni Pell ni Fermat n'ont inventé ou résolu cette équation.
    Il semblerait que Diophante lui-même en parla le premier.
    Sa résolution complète fut longue à se dessiner et s'acheva grâce aux travaux de Dedekind notamment.
  • Exemple pour bien clarifier ma question.

    Peut-on trouver une solution pour l'équation suivante sans passer par l'ordinateur, calcul à la main :
    x**2 - 67 y**2 = 50830858782
    remarque : 50830858782+67 = d**2. est un carre parfait d = (-1) mod (60)
  • Bonjour,
    Il semble que cette question est méconnue chez les spécialistes
  • Résolveur en ligne d'équations de Pell-Fermat : https://www.alpertron.com.ar/QUAD.HTM
    Tu peux lui demander d'afficher les étapes.
  • Merci,
    Guego, je lui ai demandé les étapes, il m'a répondu qui il fallait passer par les fractions continues et Wikipedia m'a signalé aussi l'existence de la méthode indienne, or, ceci est déjà connu et je pense c'est la seule méthode qui existe, d'où ma question, pour éviter le doute, pour les gens qui ont bcp beaucoup de connaissances dans cette équations plus particulièrement mon cas que j'avais précisé.

    [Ne pas négliger l'apostrophe (même sur un téléphone !) AD]
  • @ Akdim rachid
    Il faudrait d'abord bien préciser que tu cherches les solutions en nombres entiers, ce qui n'est pas net dans ton premier message, puisque tu écris « on aboutira à des solutions sous forme de fractions ».
    Cettte équation est très connue, il y a une abondante littérature à son sujet, et on en a parlé maintes fois sur ce forum.
    Bonne soirée.
    Fr. Ch.106058
  • @ Gai Requin

    « [La question] que j'avais proposée à M. Frenicle et autres est d'aussi grande ou même plus grande difficulté : Tout nombre non carré est de telle nature qu'il y a infinis carrés qui, multipliant ledit nombre, font un carré moins 1. Je la démontre par la descente appliquée d'une manière toute particulière .» Pierre Fermat, Lettre à Carcavi, août 1659.

    Marronnier encore : nous avons déjà parlé de l'appellation erronée « équation de Pell », due à une confusion d'Euler, mais je n'arrive pas à retrouver les nombreux arguments que j'avais avancés en faveur de l'abandon de cette appellation erronée. Les publications récentes sérieuses parlent
    d' « équation de Pell-Fermat », ce qui est déjà trop consentir à l'erreur, à mon avis : Jean Itard parlait d'« équation de Fermat ». Pour ne pas rompre la continuité avec les publications anciennes traitant de cette équation sous le nom erroné de Pell, on pourrait user de la dénomination « équation de Fermat-"Pell"», ce qui représente aussi un compromis avec l'erreur, mais il est des compromis acceptables.

    Je ne suis pas le seul sur ce forum qui signale la juste attribution à Fermat de cette équation : http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?5,1233717,1233773#msg-1233773

    À suivre...
    Fr. Ch.
  • Bonsoir Chaurien,

    Je ne contestais pas le fait que Fermat se fût intéressé à l'équation $x^2-ny^2=1$. Mais fit-il vraiment la preuve de qu'il affirmait dans cette lettre à Carcavi ?
  • Bonsoir,

    On peut (ce que j'ai fait) s'amuser à effectuer "à la main" le développement en fractions continuées de $\sqrt{67}$, ce qui,somme toute, n'est pas si fastidieux ( dix fractions à calculer) et permet de mettre la main sur la solution fondamentale de l'équation $$x^2-67y^2 =1:\quad x=a=48842;\:\: y=b = 5967.$$
    Dès lors, un ensemble de solutions dans $\N^2$ de $x^2-67y^2 = d^2 -67 $ est: $\qquad \{(x_n;y_n) \mid n\in \N\}\cup \{(u_n;v_n) \mid n \in \N^*\}$ où:

    $$ x_n + y_n\sqrt {67} = (a+b\sqrt {67}) ^n (d+\sqrt{67}),\qquad u_n + v_n\sqrt {67} = (a+b\sqrt {67}) ^n (d-\sqrt{67}).$$
    La chose s'écrit aussi:$$ \begin{pmatrix} x_n\\ y_n \end{pmatrix}= \begin{pmatrix} a&67b\\ b&a \end{pmatrix}^n\begin{pmatrix} d \\1 \end{pmatrix},\quad \begin{pmatrix} u_n\\ v_n \end{pmatrix}= \begin{pmatrix} a&67b\\ b&a\end{pmatrix}^n\begin{pmatrix} d \\-1 \end{pmatrix}.$$

    Pour déterminer l'ensemble des solutions de $x^2-67y^2 = d^2 -67 $ (qui est d'ailleurs peut-être égal au précédent), il reste à appliquer une procédure très simple mais irréalisable " à la main", en raison de la taille exorbitante du nombre $d$.
  • @ Louis 16,
    Ça marche ta méthode, je dirais elle répond à ma question même sans prendre en compte ma restriction (sqrt(D) = (1 ou bien -1) mod (n-1)), néanmoins cette méthode ça va pas résoudre le cas suivant même avec les super ordinateurs :
    x^2-n y^2=D^2-n , ou n=2^p-1 et p= 825899331 si sqrt(D)= (1 ou bien -1) mod (n-1).
    Remarque
    n est le plus grand nombre premier de Mersenne en 2018 .
  • Bonjour, si tu connais une solution rationnelle $(x_0,y_0)$ d'une conique alors tu les trouves tous en posant $y=m(x-x_0)+y_0$
    $m\in \mathbb{Q}$. Puis tu résous en $x$ je n'ai pas écrit mais ça existe les solutions dans $\mathbb{Q}$.
  • @ Tonm.
    On préfère les solutions entières et mêmes si on veut positifs. Il existe une méthode pour titrer des solutions infinies à partir de une solution données (voir Wikipedia).
  • @ Louis 16,

    Remarque, aussi que x=D et y=1 est une solution de l'equation x^2-n y^2=D^2-n. (n=67, sans passer par sqrt(67)).

    si on écrit l'équation sous la forme:

    x^2-n y^2=d or d+n est un carré parfait n+d=r**2 et étudier le cas n=r**2-d l'équation est donc se ramène:

    x^2-(r**2-d) y^2=d. si r= (1 ou bien -1) mod (r**2-d-1) alors on peut trouver une solution entière autre que x=r et y=1.

    Exemple:

    x^2-(k**2+1) y^2=2k et k entier quelconque nous permettra de trouver des solutions sous forme de fraction (K+1 n'est jamais 1 ou -1 mod (k**2)) x et y ont une forme en (1/k**2) puis en multipliant le tout par k**4 on trouve les solutions entières positifs de l'équation de :

    x^2-(k**2+1) y^2=2 k**5

    qui ressemble à la conjecture de Andrej Dujella. qui dit que l'équation suivante : x^2-(k**2+1) y^2=k**4 admet une solution entière positif.
  • Bonjour, @Akdim, juste pour rassurer, une chose si tu veux.

    Si on vous donne $x^2-ny^2=n^2-n$ tu peux donner une solution entière non triviale pour tout $n$.
    Si oui ça m'étonne au moins c'est fort (incroyable !).
    Bon après midi.
  • @ Tomn.
    Malheureusement, la petite formule donne dans ce cas la solution x=n et y=1.mais si d est différent de n et d respecte les conditions de congruence alors on trouve une autre solution non triviale. Mais je me demande si on peut aboutir à cette solution par la composition de la solution triviale x=n et y=1.? Autrement dit est ce que toute solution de l équation de Pell pourra être égale la composition à partir de la solution triviale ?
  • Bon je voulais en donner un exemple au sujet initial : $$
    x^2-ny^2=d$$ tu dis $d+n=r^2$ puis $r-1=n-1$ soit $$x^2-ny^2=n^2-n.

    $$ Clairement il y a un mal enchaînement.
    Sans 'offense' (:P)
  • @ Tomn.
    Note que r=n est un cas particulier.
  • Bonjour. @Akdim
    Je n'ai pas pensé au truc suivant.
    $x^2-ny^2=(s(n-1)+1)^2-n$ en posant
    $x=an+b$ et $y=cn+d$ il y a un système qui peut être résolu quelque part...

    Cordialement.
  • @ Tomn.
    Ça va amener avec un calcul simple et rigoureux a une identité remarquable méconnue mais ceci après de longue et fastidieux calcul de longue durée, c ‘est ma méthode que j’utilise. Je te conseille d‘utiliser les logiciels de calcul formel comme sympy seulement pour les calculs très long et ton esprit (intuition) pour la direction à choisir pour le calcul.
    Mais ceci devra être un passe temps au lieu de jouer sudoku.
  • Salut, les identités remarquables il y en a plein.
    Mais c'était cache cache celle là.
    Les calculs ne sont pas long (assez).

    Avec $ab=\dfrac{d_1^2-d_2^2}{4}$, $d_1$ et $d_2$ de même parité.
    \begin{align*}
    (ax+b)^2-x(d_1)^2&=a^2x^2-\Big(\dfrac{d_1+d_2}{2}\Big)x+b^2\\

    (ax-b)^2-x(d_2)^2&=a^2x^2-\Big(\dfrac{d_1+d_2}{2}\Big)x+b^2
    \end{align*}
  • Il m'est arrivé de trouver une une autre version de binôme de Newton, je me suis renseigné sur le net et sur le calcul formel et certains profs de maths universitaire c’était du jamais vu, et par hasard j'ai trouvé un article qui l’avait cité. Pourtant on aurait dû la lire au secondaire comme celle du binôme de Newton !
  • À ceux qui sont curieux l’identité est, pour n entier impair on a : $$
    a^n-b^n= (a-b)^n +\sum_{k=1}^{(n-1)/2} x(k,n) (a-b)^{n-2k} (ab)^k)].
    $$ Le facteur $x(k,n)$ est une série de facteur binomiale, son expression je ne l’ai pas en mémoire pour l’instant.
    Cette identité était déjà connue depuis au moins l’époque de Kummer.
  • Bonjour,
    $$(a+b)^{2n+1}=a^{2n+1}+b^{2n+1}+\sum_{k=1}^n \binom{n}{k}(ab)^k(a^{2n+1-2k}+b^{2n+1-2k})$$

    C'est plutot direct $\binom{n}{k}=\binom{n}{n-k}$.
  • J'ai un problème avec l'identité ci-dessus, déjà pour $n=2$.
    A quoi ressemblent les $x(k,n)$ exactement ?

    (Désolé, oublié de rafraichir la page. Il s'agit maintenant de l'identité encore au-dessus).
    Après je bloque.
  • @ zitoussi.

    Identité applicable pour n impair tandis que 2 est pair .
    x(k,n)=n/(n-k) combin(n-k,n)
    Avec ;
    combin(n-k,n) est la combinaison de n-k parmi n .
  • Merci. Effectivement, j'avais mal lu la première ligne. $n$ était supposé impair!
    Après je bloque.
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