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Niveau Maths sup
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Arithmétique

Posté par
Jaina
27-05-06 à 16:12

Bonjour,

Pourriez vous m'aider à résoudre cet exercice ?

a. Si p est un nombre premier impair tel que 3$p=a^2 + b^2 , a et b appartenat à Q, montrer que p-1 est divisible par 4.

Si a et b sont des entiers, pas de problème, mais la ils appartiennent à Q... J'ai essayé de poser a=\frac{A}{B} et b=\frac{C}{D}, avec pgcd(A,B)=pgcd(C,D)=1, mais je ne m'en sort pas.

Merci !

Posté par
kaiser Moderateur
re : Arithmétique 27-05-06 à 16:44

Bonjour Jaina

Je pense peut-être à quelque chose de compliqué mais je voudrais te poser une question. Connaîs-tu le théorème des 2 carrés ?

Kaiser

Posté par
Jaina
re : Arithmétique 27-05-06 à 17:00

euh non ça ne me dit rien...

Posté par
kaiser Moderateur
re : Arithmétique 27-05-06 à 17:09

OK ! Dans ce cas, on va essayer de se débrouiller autrement. On va partir de de ton idée initiale, à savoir écrire \Large{a=\frac{A}{B}} et \Large{b=\frac{C}{D}} avec A et B, d'une part, et C et D, d'autre part, premiers entre eux.
En réduisant le tout au même dénominateur, on a :

\Large{pB^{2}D^{2}=(AD)^{2}+(BC)^{2}}.

Je propose alors de raisonner par l'absurde et d'utiliser les congruences.
Par exemple, commence par étudier les restes possibles d'un carré modulo 4.

Kaiser

Posté par
Jaina
re : Arithmétique 27-05-06 à 17:24

Si a est pair, 2$a^2=0 [4]
Si a est impair 2$a^2=1 [4]

...

Euh, que faut il faire ensuite ?
Si l'on raisonne par l'absurde, il faut supposer que p-1 n'est pas divisible par 4...
Je n'arrive pas à faire le lien.

Merci beaucoup de m'aider !!

Posté par
kaiser Moderateur
re : Arithmétique 27-05-06 à 17:33

Avant de poursuivre, je viens de me rendre compte de quelque chose qui peut aider.
On a nécessairement B=D.
En effet, la dernière égalité de mon message de 17h09 permet de dire que B² divise (AD)². Or B et A sont premiers entre eux, donc d'après le théorème de Gauss, B² divise D².
De même D² divise B², d'où B=D.

On a donc \Large{pB^{2}=A^{2}+C^{2}}.

Sinon, pour revenir à ta question, comme p est un nombre premier impair alors modulo 4, p est soit congru à 1, soit à -1.
Autre chose : dans l'égalité que j'ai écrite précédemment, on affaire à un carré et à la somme de 2 carrés. Il faut donc aussi s'intéresser aux restes possibles de la somme de 2 carrés modulo 4.

Kaiser

Posté par
Jaina
re : Arithmétique 28-05-06 à 15:04

J'avais essayé de faire cela, j'étais parvenu à la même équation, mais c'est justement là que je bloque...

Les restes possibles sont -2,-1,0,1,2  ?

Je n'arrive pas à avancer...

Posté par
kaiser Moderateur
re : Arithmétique 28-05-06 à 17:09

Bonjour Jaina

Citation :
Les restes possibles sont -2,-1,0,1,2 ?


Pour quel terme ?

Kaiser

Posté par
Jaina
re : Arithmétique 28-05-06 à 17:15

Bonjour Kaiser,

Cela concernait pB^2.

Est ce que je dois plutot écrire ça sous la forme :

p-1=A^2+C^2-B^2 ?

Je suis vraiment désepéré, c'est la première question du problème et je n'arrive même pas à la résoudre...

Merci.

Posté par
kaiser Moderateur
re : Arithmétique 28-05-06 à 17:39

Cette écriture est fausse !
Autre chose : B² est congru soit à 0, soit à 1 modulo 4.
En ayant supposé par l'absurde que p-1 n'est pas divisible par 4, on a que p est congru à -1 modulo 4. Ainsi, p² est soit congru à 0 soit à -1 modulo 4.

Posté par
Jaina
re : Arithmétique 28-05-06 à 18:07

Euh oui je voulait écrire

(p-1)B^2 et non p-1.

Je n'ai pas compris tout le raisonnement.
pourquoi B^2 ne peut pas être congru à -1 ?

Si p-1 n'est pas divisible par 4, p est congru à -1 modulo 4. OK
Donc pB^2 est soit congru à 0 soit à -1 modulo 4.
(au lieu de p^2 ?)



Posté par
kaiser Moderateur
re : Arithmétique 28-05-06 à 18:23

Citation :
pourquoi B^2 ne peut pas être congru à -1 ?

Un carré ne peut être congru soit à 0 soit à 1 modulo 4 (voir ton message d'hier de 17h24)

Citation :
Donc pB^2 est soit congru à 0 soit à -1 modulo 4.
(au lieu de p^2 ?)


Effectivement ! Désolé pour la faute de frappe !

Posté par
kaiser Moderateur
re : Arithmétique 28-05-06 à 18:38

Ensuite, on voit assez facilement que le somme de 2 carrés est congrue soit à 0, soit à 1, soit à 2 modulo 4.
À partir de là, tu devrais pouvoir conclure.

Posté par
Jaina
re : Arithmétique 28-05-06 à 18:45

Puisque un carré ne peut être congru que à 0 ou 1

et que pB^2 est la somme de deux carré, pB^2 ne peut que être congru à 0 mod 4 ?

Si pB^2 est congru à 0 mod 4, B^2 est divisible par 4 et A^2 et B^2 aussi. Contradiction car B est sensé être premier avec A et B ?

Est-ce correct ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Arithmétique 28-05-06 à 18:50

Oui, c'est ça sauf que tu voulais plutôt dire que A² et C² étaient divisibles par 4 (et non A² et B²)
Sinon, ça me paraît correct !

Posté par
Jaina
re : Arithmétique 28-05-06 à 18:53

oui, erreur de ma part...

MERCI beaucoup beaucoup !!!!!


:)

Posté par
kaiser Moderateur
re : Arithmétique 28-05-06 à 18:53

Mais je t'en prie !



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