Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau énigmes
Partager :

Des carrés en série

Posté par
LittleFox
06-03-19 à 10:50


J'ai rencontré un petit tour mathématique ce matin:

Prenons 4 nombres naturels consécutifs (par exemple 1,2,3 et 4), multiplions les (1x2x3x4 = 24) et ajoutons 1 (24+1 = 25). Nous obtenons un carré parfait.

Est-ce que c'est toujours vrai?

Posté par
rijks
re : Des carrés en série 06-03-19 à 11:35

 Cliquez pour afficher

Posté par
carita
re : Des carrés en série 06-03-19 à 11:37

bonjour LittleFox

merci pour cette énigme

 Cliquez pour afficher

Posté par
carpediem
re : Des carrés en série 06-03-19 à 12:18

salut

 Cliquez pour afficher


Posté par
LittleFox
re : Des carrés en série 06-03-19 à 14:31


Bien joué à rijks, carita et carpediem

Qu'est-ce qui pousse à désigner n le second entier? Je trouve plus naturel d'appeler n le premier entier comme rijks l'a fait mais effectivement la décomposition est plus belle avec n qui est le second.

Est-ce qu'on peut trouver le même genre de résultat avec non pas 4 nombres consécutifs mais 1,2,3,5, 6, etc ?

Posté par
carpediem
re : Des carrés en série 06-03-19 à 15:24

parce que :

1/ dans un produit je préfère toujours (x - n)(x + n) à (x + y)(x + z)

2/ parce que je connais mon cours sur le trinome (connaitre au sens compréhension (donc forme canonique et identité remarquable) et pas je récite bêtement une recette de cuisine)

3/ de 2/ parce que je connais la forme canonique : n(n + 1) et (n - 1)(n + 2) commencent tous les deux par n^2 + n ...

4/ parce que les nombres apparaissant sont "plus petits" et m'évite d'éventuelles fautes de calcul (et les + et les - feront apparaitre des nombres plus petits pour lesquelles les propriétés éventuelles seront plus visibles)

on peut très bien faire le raisonnement avec n(n + 10823)(n + 10824)(n + 20825) ou avec (n + pi - 17)(n + pi - 16)(n + pi - 15)(n + pi - 14) ... mais rien que déjà l'écrire c'est chiant


avec un nombre quelconque d'entiers consécutifs il apparait (au moins) un pb : ce peut être le carré de quelque chose ... mais peut-être pas d'un entier ...

et pour généraliser ben la théorie de polynomes peut nous apporter des info

puisqu'on cherche des polynomes P et Q tels que

P(x) = \prod_1^n (x + k) et on veut P(x) + p = Q^2(x) avec p constante (entière ?)

en particulier on règle déjà le pb si le degré de P est impair ...

Posté par
dpi
re : Des carrés en série 06-03-19 à 15:59

Bonjour
Un peu de calcul...

 Cliquez pour afficher

Posté par
derny
re : Des carrés en série 06-03-19 à 21:48

Bonsoir
C'était facile pour les matheux du site. Je viens de m'amuser dans le même esprit.
Au lieu de nombres consécutifs prenons des nombres espacés de 2. Pour que ça fonctionne on ne peut rajouter un nombre mais une fonction. On obtient :
n(n+2)(n+4)(n+6)+4(4-n)=(n²+6n+4)²
On peut essayer avec des nombres espacés de 3,  de 4, …
On rajoute 81 et ça marche pour un espace de 3 entre les 4 nombres.
n(n+3)(n+6)(n+9)+81=(n²+9n+9)²
On voit qu'une loi se dessine, loi à vérifier pour les valeurs suivantes.

Posté par
derny
re : Des carrés en série 06-03-19 à 22:16

Il y a une erreur ci-dessus.
La loi est :
n(n+a)(n+2a)(n+3a)+a^4 = (n²+3an+a²)²

Posté par
LittleFox
re : Des carrés en série 07-03-19 à 15:01


Bravo à dpi

@carpediem
- Oulà, ok ok, c'est logique d'utiliser n-1
- Merci pour la formalisation, effectivement on cherche un p constant et entier. En effet, x et les autres coefficients étant tous entiers, p doit être entier pour avoir le carré d'un entier...si on cherche le carré d'un entier.
J'ai effectivement aussi repéré assez vite que le degré de P ne pouvait pas être impair. Dans les degrés pair, je n'ai rien trouvé de plus pour l'instant.

@derny
En voilà une autre piste, qui a l'air un peu plus intéressante à approfondir

Posté par
carpediem
re : Des carrés en série 07-03-19 à 18:41

tout comme ma précédente réponse à LittleFox on peut noter que jongler sur l'écriture permet de découvrir des propriétés élémentaires :

écrire P(x) = \prod_1^n (x + k) + p = Q^2(x) = \left(\sum_0^q a_kx^k \right)^2  permet de conclure que x = 0 => n! + p = a_0^2

mais écrire P(x) = \prod_0^{n - 1} (x + k) + p = Q^2(x) = \left(\sum_0^q a_kx^k \right)^2   permet de conclure que  x = 0 => p = a_0^2


maintenant on peut rejoindre derny

n(n + 1) + p ne peut pas être un carré (à couse du double produit)

n(n + 2) + p est un carré => p = 4 = 2^2

n(n + k) + p est un carré si et seulement si k est pair : k = 2q et p = q^2

et le cas du produit de deux entiers consécutifs ou quelconques est réglé

(bon je l'avoue là c'est niveau collège et je ne me suis pas foulé beaucoup)


passons à  P(x) = x(x + 1)(x + 2)(x + 3) + p = (x^2 + ax + b)^2

de c e qui précède on déduit que : (x + 1)(x + 2)(x + 3) = (x + a)(x^2 + ax + 2 b)

"on voit" la solution évidente a = 3 (car a ne peut  être 2) donc que b = 1


to be continued ...

Posté par
LittleFox
re : Des carrés en série 08-03-19 à 09:15


Pour le degré 4, on peut conclure en comparant les formes de P(x) et Q²(x) :

P(x) = x(x+k)(x+2k)(x+3k)+p = x^4+6kx^3+11k²x²+6k³x+p
Q²(x) = (x²+ax+b)² = x^4+2ax^3+(2b+a²)x²+2abx+b²

\begin{cases} 1&=1 \\ 2a &= 6k \\ 2b+a² &= 11k² \\ 2ab &= 6k³ \\ b² &= p \end{cases} \Rightarrow \begin{cases} a &= 3k \\ b &= k² \\ p &= k^4 \end{cases}

Et donc x(x+k)(x+2k)(x+3k)+k^4 = (x²+3kx+k²)²

Faire la même chose avec le  degré 6 mène à un système sans solution. Y compris si on cherche un cube parfait au lieu d'un carré.

Posté par
Imod
re : Des carrés en série 14-03-19 à 18:15

Une petite variante amusante : 1+n+n^2+n^3+n^4 est un carré .

J'ai déjà une solution avec n=0

Imod

Posté par
carpediem
re : Des carrés en série 14-03-19 à 18:21

heu ... quelle est la question ?

Posté par
Imod
re : Des carrés en série 14-03-19 à 18:34

Trouver les valeurs de l'entier n .

Imod

Posté par
LittleFox
re : Des carrés en série 15-03-19 à 10:24

Imod
C'est un tout autre problème...
Mais il semblerait que les seules solutions soient n {-1,0,3}

Posté par
Alishisap
re : Des carrés en série 15-03-19 à 16:33

Problème intéressant. Rapidement :

 Cliquez pour afficher

Posté par
Alishisap
re : Des carrés en série 15-03-19 à 16:34

Les gens au-dessus sont beaucoup moins barbares que moi.

Posté par
carpediem
re : Des carrés en série 15-03-19 à 16:36

Alishisap : oui : Des carrés en série  

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Des carrés en série 15-03-19 à 17:29

Bonjour,
@Imod,
Pourquoi n'ouvres-tu pas un nouveau sujet pour ta "petite variante amusante" ?

Posté par
carpediem
re : Des carrés en série 16-03-19 à 12:43

je suppose n positif ...

m = 1 + n + n^2 + n^3 + n^4 vérifie n^4 < m < (n + 1)^4

donc m = p^2 \iff n^2 < p < (n + 1)^2

posons p = n^2 + k  avec  0 < k < 2n + 1

m = p^2 \iff f(n) = n^3 + (1 - 2k)n^2 + n + 1 - k^2 = 0


f'(n) = 3n^2 + 2(1 - 2k)n + 1

f'(n) = 0 \iff 9n^2 + 6(1 - 2k)n + 3 = 0 \iff [3n - 3(2k - 1)]^2 + 3 - 9(2k- 1)^2 = 0   pénible ...


m = p^2 \iff f(k) = n^3 + (1 - 2k)n^2 + n + 1 - k^2 = 0 \iff k^2 + 2kn^2 - n^3 - n^2 - n - 1 = 0 \iff (k + n^2)^2 - n^3 - 3n^2 - n - 1 = 0
 \\ 
 \\ \iff (k + n^2)^2 - (n + 1)^3 + 2n = 0

bof ... toujours merdique ...
--------------------------------------------------------

je suppose n positif ...

m = 1 + n + n^2 + n^3 + n^4 vérifie n^4 < m < (n + 1)^4

donc m = p^2 \iff n^2 < p < (n + 1)^2

si p > n^2 + n alors p^2 >(n^2 + n + 1)^2 > m   pas de solution

si p < n^2 + n  alors n^4 < p^2 < n^4 + 2n^3 + n^2

et -n^3 - n^2 - n - 1 < p^2 - m < n^3 - n - 1

bof ... on étudie la fonction f(k) = n^2 + k $ avec $ k \in ]0, n[


si n est négatif on pose m = n^4 - n^3 + n^2 - n + 1

et alors m = p^2 \iff (n - 1)^2 < p < n^2 ...

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Des carrés en série 16-03-19 à 16:41

Bonjour,
Finalement, j'ai ouvert un nouveau sujet pour la variante : Une série pour un carré



Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !