Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau autre
Partager :

Determiner entiers a et b pour que a^b=b^a

Posté par
bulotmath
21-09-14 à 15:46

Bonjour,

Je cherche a déterminer a et b entiers pour que a^b=b^a.

Merci pour votre aide

Posté par
carpediem
re : Determiner entiers a et b pour que a^b=b^a 21-09-14 à 16:14

salut

a = b = n convient évidemment

ensuite a = 2 et b = 4 est la seule autre solution

soit f la fonction définie par f(x) = \dfrac {ln x}{x}
a^b = b^a <=> f(a) = f(b)


sinon écrivons a = p^kq avec (p, q) = 1

alors a^b = p^{kb}q^b = b^{p^kq}


donc p divise b ... écrivons b = p^nm avec (p, m) = 1

alors a^b = b^a <=> p^{kp^nm}q^b = p^{np^kq}m^a

donc kp^n = np^k


ouais ... bof ...

Posté par
bulotmath
re : Determiner entiers a et b pour que a^b=b^a 21-09-14 à 17:05

Merci.Ça me parait pas si évident que ça ...
J'avais penser a utiliser la fonction ln ou exp mais dans l'exercice il est dit de repondre sans sortir de l'arithmetique elementaire.
J'avais commencer transformer l'égalité comme ça sans tout a fait savoir ou j'allai et puis surtout j'ai des doutes sur mes changements d'exposants :
aa^(b-1)=bb^(a-1)

a^(b-1)/b = b^(a-1)/a

a^(b-1)/b = a^-1/b^(-a+1)

Posté par
carpediem
re : Determiner entiers a et b pour que a^b=b^a 21-09-14 à 17:25

je ne crois pas que ça apporte grand chose ...

Posté par
bulotmath
re : Determiner entiers a et b pour que a^b=b^a 21-09-14 à 18:06

Ah... j'avais continuer et je me demandai si je pouvai le montrer comme ça :

aa^(b-1)=bb^(a-1)

a^(b-1)/b^(a-1) = b/a

(a/b)^b-a = b/a

a^(b-a)/b^(b-a) = a^-1/b^-1

a^(b-a)/a^-1 = b^(b-a)/b^-1

a^(b-a+1) = b^(b-a+1)

Donc b-a=0 ou -1 ?

Posté par
bulotmath
re : Determiner entiers a et b pour que a^b=b^a 21-09-14 à 18:16

J ai fait une grosse erreur de calcul je viens de m en rendre compte

Posté par
Lancaster
re : Determiner entiers a et b pour que a^b=b^a 22-09-14 à 08:15

Bonjour,

Dans un premier temps on peut supposer que 1 < a < b .
On pose a = d x et b = d y où d est le pgcd de a et b. Ainsi pgcd ( x , y ) = 1 .
a ^ b = b ^ a va permettre d'obtenir que d = a donc a divise b.

Dans un second temps, on pose b = k a ( k > 1 ).
a ^ b = b ^ a va permettre d'obtenir a ^ ( k - 1 ) = k.
Si a > 2 alors l'inégalité de Bernoulli permet de voir que a ^ ( k - 1 ) > k.
Il reste alors à étudier 2 ^ ( k - 1 ) = k.
Si k > 2 alors l'inégalité de Bernoulli permet de voir que 2 ^ ( k - 1 ) > k.
Il reste alors à étudier k = 2 qui fournit la seule solution : a = 2 et b = 4 .

Inégalité de Bernoulli :
t est un réel strictement positif , n est un entier supérieur ou égal à 2 .
( 1 + t ) ^ n > 1 + n t
On peut l'obtenir par récurrence ou utiliser la formule du binôme de Newton.

Bon courage !

Posté par
Glapion Moderateur
re : Determiner entiers a et b pour que a^b=b^a 22-09-14 à 10:35

Moi j'aurais continuer avec l'idée de carpediem qui est beaucoup plus simple. si f(x) = ln x / x alors
a^b = b^a <=> f(a) = f(b)
or si on étudie la fonction , on trouve un maximum pour x = e
Determiner entiers a et b pour que a^b=b^a
on voit que si on veut deux intersections avec des abscisses entières entre cette courbe et une droite horizontale, le seul candidat possible c'est x=2

Posté par
Lancaster
re : Determiner entiers a et b pour que a^b=b^a 22-09-14 à 19:17

Bonsoir Glapion,

Il est clair que c'est plus facile d'utiliser la fonction x ln x  / x.

J'ai donné une piste " arithmétique " au moins au début vu le message de bulotmath du 21/09 à 17h05.

Posté par
Glapion Moderateur
re : Determiner entiers a et b pour que a^b=b^a 22-09-14 à 19:27

ha oui, j'avais pas vu.

Posté par
bulotmath
re : Determiner entiers a et b pour que a^b=b^a 25-09-14 à 11:05

Bonjour


Merci pour votre aide, mais j'ai encore du mal

@carpediem

Peux tu me dire ce que veut dire (p, q) = 1  ?
Je comprends que (p, q) signifie le couple p,q mais le =1 ...

Comment arrives tu de a^b = b^a <=> p^{kp^nm}q^b = p^{np^kq}m^a
a kp^n = np^k

Je n'arrive pas a simplifier.

Posté par
bulotmath
re : Determiner entiers a et b pour que a^b=b^a 25-09-14 à 11:40

Je pense avoir compris pour (p, q) = 1
1 est le plus pgcd pour p et q.
Par contre je ne vois toujours pas comment simplifier

a^b = b^a <=> p^{kp^nm}q^b = p^{np^kq}m^a

pour arriver a

kp^n = np^k

Posté par
alainpaul
re : Determiner entiers a et b pour que a^b=b^a 25-09-14 à 13:16

Bonjour,



Donc en paramétrant:
\frac{ln(a)}{ln(b)}=\frac{a}{b}=t

Cela conduit à :
a=t^{\frac{t}{t-1}},b=t^{\frac{1}{t-1}},t\neq 1



alain

Posté par
carpediem
re : Determiner entiers a et b pour que a^b=b^a 25-09-14 à 13:28

les exposants de p doivent être les mêmes

on regarde le facteur p de ces exposants

or (m, p) = (q, p) = 1 d'où l'égalité kp^n = np^k

où k et n peuvent être multiples de p

supposons k < n

alors k = xp^y avec (x, p) = 1 et n = zp^t avec (z, p) = 1

et xp^{n + y} = zp^{k + t}

ce qui implique que n + y = k + t et donc que x = z

en remontant on en déduit que b = ka^p

donc a^{ka^p} = (ka^p)^a


"on montre" que k = 1 et on en déduit que a^p = pa soit a = p = 2

...

Posté par
alainpaul
re : Determiner entiers a et b pour que a^b=b^a 25-09-14 à 15:31

Bon après-midi,

La solution 'habituelle',graphique de la fonction f(x)=ln(x)/x ,
seules deux valeurs d' abcisses différentes ont le même ordonnée.


Dans les formules paramétriques que je propose:
t\in Q^+ ,(t,\frac{1}{t-1},\frac{t}{t-1})
sont simultanément entiers pour t = 2 ,



Alain



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 !