PGCD, théorèmes de Bezout et Gauss

Equations et PGCD - Exercice 3

6 min
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Question 1

Soient xx et yy des entiers naturels non nuls tel que x<yx<y. Résoudre : {x+y=50PGCD(x;y)=10\left\{\begin{array}{ccc} {x+y} & {=} & {50} \\ {\text{PGCD}\left(x;y\right)} & {=} & {10} \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)=10\text{PGCD}\left(x;y\right)=10
    Cela signifie que xx est un multiple de 1010 ou encore que (10x)\left(10{\rm }|x\right) qui se lit 1010 divise xx. On peut donc dire qu'il existe un entier naturel kk tel que : x=10k\red{x=10k} .
    Cela signifie également que yy est un multiple de 1010 ou encore que (10y)\left(10{\rm }|y\right) qui se lit 1010 divise yy. On peut donc dire qu'il existe un entier naturel kk' tel que : y=10k\green{y=10k'} .
    Il vient alors que :
    {x+y=50PGCD(x;y)=10\left\{\begin{array}{ccc} {x+y} & {=} & {50} \\ {\text{PGCD}\left(x;y\right)} & {=} & {10} \end{array}\right. équivaut successivement à :
    {10k+10k=50PGCD(10k;10k)=10\left\{\begin{array}{ccc} {\red{10k}+ \green{10k'}} & {=} & {50} \\ {\text{PGCD}\left(\red{10k};\green{10k'}\right)} & {=} & {10} \end{array}\right.
    {10×(k+k)=5010×PGCD(k;k)=10\left\{\begin{array}{ccc} {10\times\left(k+ k'\right)} & {=} & {50} \\ {10\times\text{PGCD}\left(k;k'\right)} & {=} & {10} \end{array}\right.
    {k+k=5010PGCD(k;k)=1010\left\{\begin{array}{ccc} {k+ k'} & {=} & {\frac{50}{10} } \\ {\text{PGCD}\left(k;k'\right)} & {=} & {\frac{10}{10} } \end{array}\right.
    {k+k=5PGCD(k;k)=1\left\{\begin{array}{ccc} {k+ k'} & {=} & {5} \\ {\text{PGCD}\left(k;k'\right)} & {=} & {1} \end{array}\right.
    Comme x<yx<y alors 10k<10k10k<10k' donc k<kk<k' . Les seuls couples (k;k)\left(k;k'\right) d'entiers non nuls vérifiant k+k=5k+k'=5 sont alors :
    (1;4)\left(1;4\right) ou\pink{\text{ou}} (2;3)\left(2;3\right)
    Finalement les couples solutions sont de la forme (x;y)=(10k;10k)\left(x;y\right)=\left(10k;10k'\right) . Ainsi :
    (10×1;10×4)\left(10\times 1;10\times 4\right) ou\pink{\text{ou}} (10×2;10×3)\left(10\times 2;10\times 3\right)
    D'où : (10;40)\left(10;40\right) ou\pink{\text{ou}} (20;30)\left(20;30\right)
    Les couples solutions sont alors :
    S={(10;40),(20;30)}S=\left\{\left(10;40\right),\left(20;30\right)\right\}