Savoir résoudre une équation diophantienne - Exercice 1
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Question 1
Soit l'équation (E) : 221u−331v=1
Vérifier que le couple (3;2) est une solution de l’équation (E) .
Correction
Cette question est juste une formalité, il nous faut remplacer u par 3 et v par 2 et vérifier que l'on obtient bien 1. Ainsi : 221×3−331×2=663−662=1 Il en résulte que le couple (3;2) est bien une solution de l’équation 221u−331v=1
Question 2
Déterminer toutes les solutions de l'équation (E) .
Correction
D’une part : nous savons que 221u−331v=1 D’autre part : nous avons démontré à la question 1 que : 221×3−331×2=1 Nous allons maintenant soustraire ces deux égalités, cela nous donne : 221u−331v−(221×3−331×2)=1−1 221u−331v−221×3+331×2=0 221u−221×3=331v−331×2 221(u−3)=331(v−2)
Théorème de Gauss
Soient a, b et c trois entiers relatifs non nuls. Si a divise le produit b×c et si a et b sont premiers entre eux alors a divise c.
Donc 221 divise 331(v−2). Or on sait que 221 et 331 sont premiers entre eux donc, d’après le théorème de Gauss, 221 divise v−2. On peut donc dire que v−2=221k où k∈Z et donc que v=2+221k En remplaçant l'expression v=2+221k dans l'équation 221(u−3)=331(v−2) , il vient : 221(u−3)=331(2+221k−2) 221(u−3)=331×221k . On simplifier par 221, ce qui nous donne : u−3=331k Ainsi : u=331k+3 Nous venons de trouver le couple (u;v)=(331k+3;2+221k) et il faut vérifier si ce couple vérifie l'équation (E) . Ainsi : 221u−331v=221(331k+3)−331(2+221k) 221u−331v=221×331k+221×3−331×2−331×221k 221u−331v=221×3−331×2 221u−331v=663−662 221u−331v=1 On peut donc conclure que toutes les solutions de l'équation (E) sont : S={(331k+3;2+221k)} où k∈Z
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