PGCD, théorèmes de Bezout et Gauss

Equations et PGCD - Exercice 2

8 min
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Question 1

Soient xx et yy des entiers naturels non nuls. Résoudre : {xy=1024PGCD(x;y)=16\left\{\begin{array}{ccc} {xy} & {=} & {1024} \\ {\text{PGCD}\left(x;y\right)} & {=} & {16} \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)=16\text{PGCD}\left(x;y\right)=16
    Cela signifie que xx est un multiple de 1616 ou encore que (16x)\left(16{\rm }|x\right) qui se lit 1616 divise xx. On peut donc dire qu'il existe un entier naturel kk tel que : x=16k\red{x=16k} .
    Cela signifie également que yy est un multiple de 1616 ou encore que (16y)\left(16{\rm }|y\right) qui se lit 1616 divise yy. On peut donc dire qu'il existe un entier naturel kk' tel que : y=16k\green{y=16k'} .
    Il vient alors que :
    {xy=1024PGCD(x;y)=16\left\{\begin{array}{ccc} {xy} & {=} & {1024} \\ {\text{PGCD}\left(x;y\right)} & {=} & {16} \end{array}\right. équivaut successivement à :
    {16k×16k=1024PGCD(16k;16k)=16\left\{\begin{array}{ccc} {\red{16k}\times \green{16k'}} & {=} & {1024} \\ {\text{PGCD}\left(\red{16k};\green{16k'}\right)} & {=} & {16} \end{array}\right.
    {256k×k=102416×PGCD(k;k)=16\left\{\begin{array}{ccc} {256k\times k'} & {=} & {1024} \\ {16\times\text{PGCD}\left(k;k'\right)} & {=} & {16} \end{array}\right.
    {k×k=1024256PGCD(k;k)=1616\left\{\begin{array}{ccc} {k\times k'} & {=} & {\frac{1024}{256} } \\ {\text{PGCD}\left(k;k'\right)} & {=} & {\frac{16}{16}} \end{array}\right.
    {k×k=4PGCD(k;k)=1\left\{\begin{array}{ccc} {k\times k'} & {=} & {4} \\ {\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 44 et premier entre eux\red{\text{premier entre eux}}.
    La liste des diviseurs de 22 est alors D(2)={1;2;4}D\left(2\right)=\left\{1;2;4\right\} . Nous allons noter tous les couples (k;k)\left(k;k'\right) possibles vérifiant {k×k=4PGCD(k;k)=1\left\{\begin{array}{ccc} {k\times k'} & {=} & {4} \\ {\text{PGCD}\left(k;k'\right)} & {=} & {1} \end{array}\right.. On a alors :
    (1;4)\left(1;4\right) ou\pink{\text{ou}} (4;1)\left(4;1\right) .
    Finalement les couples solutions sont de la forme (x;y)=(16k;16k)\left(x;y\right)=\left(16k;16k'\right) . Ainsi :
    (16×1;16×4)\left(16\times 1;16\times 4\right) ou\pink{\text{ou}} (16×4;16×1)\left(16\times 4;16\times 1\right)
    On écrit alors :
    S={(16;64),(64;16)}S=\left\{\left(16;64\right),\left(64;16\right)\right\}