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Résumé de la discussion (messages les plus récents en premier)

Bernard-maths
03-07-2023 21:28:28

Hum !

Ca a l'air pas mal en effet !

Je me disais que j'allais raisonner sur les terminaisons des carrés, et z² congru à -1 mod 4, c'est aussi z² congru à 3.
Or il n'y a pas de carré terminé par 3 !

Alors, bonne nuit Glozi ! Et merci.

Bernard-maths

Glozi
03-07-2023 21:12:14

Si $z$ est impair alors $z^2\equiv 1 [4]$  (car $z=2z'+1$ et donc $z^2= 4z'^2+4z'+1 \equiv 1[4]$) en particulier $z^2 \not\equiv -1 [4]$. En fait, il n'y a aucun entier $z$ qui vérifie $z^2\equiv -1[4]$ (de même il n'y a aucun entier $z$ tel que $z^2\equiv 2 [4]$).

Bernard-maths
03-07-2023 20:42:42

Bonsoir Glozi !

Pour moi z² congru à -1 veut dire que z² est impair ... non ?

B-m

Glozi
03-07-2023 20:20:54

Bonsoir,
Il y a peut-être un trou dans ma preuve ?

Yoshi
Si $x^2+y^2+z^2\equiv 0[4]$ alors $x$, $y$ et $z$ sont tous les trois pairs.
La dessus, je crois que je ne me suis pas planté. On utilise le fait suivant :
Si $u$ est pair, alors $u=2u'$ et donc $u^2=4u'^2\equiv 0[4]$
Si $u$ est impair, alors $u=2u'+1$ et donc $u^2=4u'^2+4u'+1 \equiv 1[4]$

Ainsi, si parmi $x,y,z$ il y a zéro nombre impair (que des nombres pairs), on a $x^2+y^2+z^2\equiv 0[4]$
Si parmi $x,y,z$ il a un seul nombre impair, on a $x^2+y^2+z^2\equiv 1[4]$
Si parmi $x,y,z$, il a deux nombres impairs, on a $x^2+y^2+z^2\equiv 2[4]$
Si parmi $x,y,z$, il y a trois nombres impairs, on a $x^2+y^2+z^2\equiv 3[4]$.

Ainsi si $x^2+y^2+z^2\equiv 0[4]$ c'est forcément qu'on était dans la première option où les trois nombres sont pairs.

L'astuce c'est que la connaissance de $u$ modulo $2$ permet de connaître $u^2$ modulo $4$ et vice versa (pas de perte d'information).

Bernard-Maths
Je rappelle que $(x,y,z)$ est une éventuelle solution du problème.
Supposons par exemple que $x$ dans cette solution soit impair, on aboutit à une contradiction (c'est mon étape 1).
Alors par la formule $z^2+1 = (x+1)(x-1)(y+1)(y-1)$ on voit que $z^2+1$ est divisible par $4$. Pourquoi car à droite $x+1$ et $x-1$ sont deux nombre pairs. Le produit de deux nombres pairs est divisible par $4$.
Mais il est impossible d'avoir un entier $z$ qui vérifie $z^2+1\equiv 0[4]$.
Donc si $x$ est impair on aboutit à une contradiction, c'est donc que $x$ est pair.

Maintenant l'équation est totalement symétrique en $x$ et $y$ donc le même argument montre que forcément $y$ est pair.

Une fois que $x$ et $y$ sont pairs il n'est pas trop difficile de se convaincre que $z$ est pair puisque $z^2=x^2y^2-x^2-y^2$ est pair.


Est-ce que c'est plus clair ?
Ou est-ce qu'il y a quelque chose que je ne vois pas ?

Bonne soirée

yoshi
03-07-2023 19:27:50

Bonsoir,

@Glozi

Si $x^2+y^2+z^2 \equiv 0 [4]$ alors $x$, $y$ et $z$ sont trois nombres pairs

Et le cas de 2 impairs et 1 pair ? Ne faudrait-il pas étudier le cas avant  ta conclusion ?
Si les impairs sont $x$ ou $y$  et $z$ alors $x^2+y^2+z^2$ est pair et $(xy)^2$ aussi...
Mais
si les impairs sont $x$ et $y$, alors si $x^2+y^2+z^2$ est bien pair, on a par contre $(xy)^2$ impair et donc $x^2+y^2+z^2\neq (xy)^2$

Si les 3 sont impairs $x^2+y^2+z^2$ est impair et $(xy)^2$ itou...

Non ?

@+

[EDIT] Je vois tardivement que Bm en a remis une couche... Il a sorti le W !

Bernard-maths
03-07-2023 19:23:51

Re-re-bonsoir !

Je reste un peu dubitatif, car si je suppose que x et y sont impairs, alors il vient que z aussi, oui ou non !?

Le cas pair étant traité, que dire du cas impair ?

J'y réfléchis (un peu), et vous ?

Bernard-maths

Bernard-maths
03-07-2023 17:50:40

Bonsoir !

Je continue ...

z² = (x² - 1)(y² - 1) - 1, ou encore z² + 1 = (x² - 1)(y² - 1) ...

On retrouve des problèmes liés à la parité.

Maintenant je regarde la solution de Glozi ... même début ou presque !

Bernard-maths
03-07-2023 16:48:33

Bonjour !

Moi je commencerais par : z² = x²y² - x² - y²

et je vais factoriser ... ?

Je pars, Bernard-maths

Glozi
03-07-2023 16:29:49

Bonjour,
Fred, je pense qu'il y a un problème dans ta preuve car $(x,y,z$) solution avec coefficients pairs n'implique pas que $(x/2, y/2, z/2)$ soit encore une solution (du moins j'ai cru comprendre que c'était comme ça que tu voulais conclure). L'équation n'est pas homogène (il y a du degré 4 à droite).

je propose une solution inspirée par Fred

En revanche on peut je pense utiliser le fait suivant :
Si $x^2+y^2+z^2 \equiv 0 [4]$ alors $x$, $y$ et $z$ sont trois nombres pairs. (cela vient du fait que tout entier $n$ vérifie $n^2 \equiv 0 [4]$ ou $n^2 \equiv 1 [4]$ selon sa parité).

On va montrer que le problème n'admet que la solution triviale $(0,0,0)$.
Supposons qu'on ait une solution $(x,y,z)$ de cette équation.

1ere étape, $x$ $y$ et $z$ sont forcements pairs.
En effet on peut réécrire l'équation comme $z^2+1 = x^2y^2-x^2-z^2+1 = (x^2-1)(y^2-1)=(x-1)(x+1)(y-1)(y+1)$.
Si $x$ est impair ou $y$ est impair alors le membre de droite est divisible par $4$ et donc $z^2 \equiv -1 [4]$ ce qui est impossible.
Donc $x$ et $y$ sont pairs, et du coup $z$ aussi.

2eme étape, on écrit $x=2x'$, $y=2y'$ et $z=2z'$ on trouve en simplifiant $x'^2+y'^2+z'^2= 4x'^2y'^2$

3eme étape : si $(u,v,w)\in \mathbb{Z}^3$  est solution d'une équation de la forme $u^2+v^2+w^2=Cu^2v^2$ avec $C$ une constante divisible par $4$. Alors $u,v,w$ sont pairs et $(u/2,v/2,w/2)$ est solution d'une équation d'une forme similaire.

En effet, puisque $4$ divise $C$ alors en prenant l'équation modulo $4$ on voit que $u^2+v^2+w^2\equiv 0[4]$, par le fait énoncé au début, cela implique que $u$, $v$ et $w$ sont pairs. De plus, en écrivant $u=2u'$, $v=2v'$ et $w=2w'$ on trouve :
$4u'^2+4v'^2+4w'^2=16Cu'^2v'^2$ donc $u'^2+v'^2+w'^2=4C u'^2v'^2 = C'u'^2v'^2$ avec $C'=4C$ une constante qui est bien divisible par $4$.

Cela permet d'aboutir à une contradiction car si $(x,y,z)$ est une solution du problème, alors on a vu que $(x/2,y/2,z/2)$ est solution d'une équation de la forme considérée dans la troisième étape. De là, on montre par récurrence immédiate, que pour tout $n\in \mathbb{N}$ alors $x$ $y$ et $z$ sont divisibles par $2^n$ (on peut diviser par $2$ à chaque étape). Or un entier $k$ n'est divisible par toute les puissances de $2$ que si $k=0$, finalement $x=y=z=0$. La seule solution est la solution triviale.

Bonne journée

Fred
03-07-2023 15:38:46

Bonjour,

  Pas facile.... Quelques idées :
* si $x$ est pair, alors on obtient que $y^2+z^2\equiv 0\ [4]$ et en faisant les tables de congruence modulo 4, il est facile de voir que ceci entraîne que $y$ et $z$ sont tous les deux pairs. Donc on peut diviser par 2. On peut faire la même chose si $y$ est pair et finalement, on se ramène au cas suivant.
* si $x$ est impair et $y$ est impair, alors on prouve également que c'est impossible en raisonnant modulo 4.

F.

Maiiicle
03-07-2023 04:50:47

Bon matin pour tous le monde !!
Un petit exo demandé par notre prof nous demande de résoudre dans Z^3 l'équation :
X^(2)+y^(2) + z^(2) = (xy)^(2)
Aucune idées et aucunes indications pour moi à utiliser pour cet exo , merci de votre aide !

Maiicle.

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