PGCD, théorèmes de Bezout et Gauss

Equations et PGCD - Exercice 1

8 min
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Question 1

Soient xx et yy des entiers naturels non nuls. Résoudre : {xy=1250PGCD(x;y)=25\left\{\begin{array}{ccc} {xy} & {=} & {1250} \\ {\text{PGCD}\left(x;y\right)} & {=} & {25} \end{array}\right.

Correction
  • Soient aa et bb deux entiers relatifs non nuls.
  • Soit k\blue{k} un entier naturel non nul .
  • Alors : PGCD(k×a;k×b)=k×PGCD(a;b)\text{PGCD}\left(\blue{k}\times a;\blue{k}\times b\right)=\blue{k}\times \text{PGCD}\left(a;b\right)
  • Nous savons que PGCD(x;y)=25\text{PGCD}\left(x;y\right)=25
    Cela signifie que xx est un multiple de 2525 ou encore que (25x)\left(25{\rm }|x\right) qui se lit 2525 divise xx. On peut donc dire qu'il existe un entier naturel kk tel que : x=25k\red{x=25k} .
    Cela signifie également que yy est un multiple de 2525 ou encore que (25y)\left(25{\rm }|y\right) qui se lit 2525 divise yy. On peut donc dire qu'il existe un entier naturel kk' tel que : y=25k\green{y=25k'} .
    Il vient alors que :
    {xy=1250PGCD(x;y)=25\left\{\begin{array}{ccc} {xy} & {=} & {1250} \\ {\text{PGCD}\left(x;y\right)} & {=} & {25} \end{array}\right. équivaut successivement à :
    {25k×25k=1250PGCD(25k;25k)=25\left\{\begin{array}{ccc} {\red{25k}\times \green{25k'}} & {=} & {1250} \\ {\text{PGCD}\left(\red{25k};\green{25k'}\right)} & {=} & {25} \end{array}\right.
    {625k×k=125025×PGCD(k;k)=25\left\{\begin{array}{ccc} {625k\times k'} & {=} & {1250} \\ {25\times\text{PGCD}\left(k;k'\right)} & {=} & {25} \end{array}\right.
    {k×k=1250625PGCD(k;k)=2525\left\{\begin{array}{ccc} {k\times k'} & {=} & {\frac{1250}{625} } \\ {\text{PGCD}\left(k;k'\right)} & {=} & {\frac{25}{25}} \end{array}\right.
    {k×k=2PGCD(k;k)=1\left\{\begin{array}{ccc} {k\times k'} & {=} & {2} \\ {\text{PGCD}\left(k;k'\right)} & {=} & {1} \end{array}\right.
    Il en résulte donc que kk et kk' sont des diviseurs\red{\text{diviseurs}} de 22 et premier entre eux\red{\text{premier entre eux}}.
    La liste des diviseurs de 22 est alors D(2)={1;2}D\left(2\right)=\left\{1;2\right\} . Nous allons noter tous les couples (k;k)\left(k;k'\right) possibles vérifiant {k×k=2PGCD(k;k)=1\left\{\begin{array}{ccc} {k\times k'} & {=} & {2} \\ {\text{PGCD}\left(k;k'\right)} & {=} & {1} \end{array}\right.. On a alors :
    (1;2)\left(1;2\right) ou\pink{\text{ou}} (2;1)\left(2;1\right)
    Finalement les couples solutions sont de la forme (x;y)=(25k;25k)\left(x;y\right)=\left(25k;25k'\right) . Ainsi :
    (25×1;25×2)\left(25\times 1;25\times 2\right) ou\pink{\text{ou}} (25×2;25×1)\left(25\times 2;25\times 1\right)
    On écrit alors :
    S={(25;50),(50;25)}S=\left\{\left(25;50\right),\left(50;25\right)\right\}