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équation diophantienne (I)

Posté par
perroquet
21-11-22 à 23:22

Bonjour à tous.

Déterminer tous les couples d'entiers naturels (m,n) tels que    \dfrac{n}{m}+\dfrac{m}{n}+\dfrac{1}{mn}    soit un entier.

Posté par
dpi
re : équation diophantienne (I) 22-11-22 à 07:26

Bonjour,

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Posté par
dpi
re : équation diophantienne (I) 22-11-22 à 08:02

J'ai un bug ,je reviens plus tard

Posté par
dpi
re : équation diophantienne (I) 22-11-22 à 08:52

Suite

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Posté par
LittleFox
re : équation diophantienne (I) 22-11-22 à 09:51


On a n²+m²+1=kmn.

En cherchant des solutions on voit que k=3 pour toutes les solutions.

On en déduit la suite x_{n+1} = \frac{3x_n + \sqrt{5x_n^2-4}}{2} avec x_0=1.

Les solutions sont (1;1) et les couples (x_n; x_{n+1}) et (x_{n+1};x_n).

Les 30 premiers éléments de x_n:

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Il y a sûrement moyen de trouver une expression qui ne fait intervenir que des entiers.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : équation diophantienne (I) 22-11-22 à 09:57

Bonjour,
Il y a une coquille dans un des couples : 89 au lieu de 84.

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Posté par
Sylvieg Moderateur
re : équation diophantienne (I) 22-11-22 à 09:58

Je parlais des couples fournis par dpi

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : équation diophantienne (I) 22-11-22 à 10:02

Je propose

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Posté par
perroquet
re : équation diophantienne (I) 22-11-22 à 11:53

@dpi

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Posté par
perroquet
re : équation diophantienne (I) 22-11-22 à 11:54

@Sylvieg

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Posté par
perroquet
re : équation diophantienne (I) 22-11-22 à 12:04

@LittleFox

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Posté par
LittleFox
re : équation diophantienne (I) 22-11-22 à 13:32

@Sylvieg
Bien vu, j'ai obtenu la même chose: x_{n+1} = 3x_n - x_{n-1}

\begin{cases} x_{n+1}^2 + x_{n}^2 + 1 &= kx_{n+1}x_{n} \\ x_{n}^2 + x_{n-1}^2 + 1 &= kx_{n}x_{n-1} \\ \end{cases}\\ \Rightarrow x_{n+1}^2 - x_{n-1}^2 = kx_{n} (x_{n+1}-x_{n-1})\\ \Rightarrow x_{n+1} + x_{n-1} = kx_{n}

Avec k=3 et x_{-1} = x_1 = 1, on retrouve la série.

Posté par
mathafou Moderateur
re : équation diophantienne (I) 22-11-22 à 14:24

Avec k=3 et x_{-1} = x_1 = 1
je suppose qu'il s'agit d'une simple erreur de frappe
1+1 = 3x_0 ??

en fait la demo demandée est surtout que avec k différent de 3 il n'y a aucune solution à x² - kxy + y² = -1

Posté par
LittleFox
re : équation diophantienne (I) 22-11-22 à 14:36

Oui erreur de frappe: x_{-1}=x{_0}=1.

Pour k différent de 3 je n'ai pas encore trouvé

On a k > 2:
m²+n²+1=kmn \Rightarrow m²+n²-2mn+1 =  (k-2)mn \Rightarrow (m-n)²+1 = (k-2)mn \Rightarrow 0 < (k-2)mn \Rightarrow 0 < k-2 \Rightarrow  2 < k

Posté par
carpediem
re : équation diophantienne (I) 22-11-22 à 20:04

salut

m^2 + n^2 + 1 = kmn \Longrightarrow (m - n)^2 + 1 = (k - 2)mn    donc   k > 2


m^2 + n^2 + 1 = kmn \iff k^2mn - km^2 - kn^2 - k = 0 \iff (km - n)(kn - m) = mn + k

d'après la RDS :

km > n > 0  et kn > m > 0  donc par produit   (k^2 - 1)mn > 0 \Longrightarrow k < -2 $ ou $ k > 2 \Longrightarrow k > 2


m^2 + n^2 + 1 = kmn \Longrightarrow (m + 1)^2 + n^2 = m(kn + 2)

m^2 + n^2 + 1 = kmn \Longrightarrow m^2 + (n + 1)^2 = n(km + 2)

une troisième façon pour montrer que k > 2 : la fonction x --> x + 1/x est minorée par sur l'intervalle ]0, +oo[

bon pas avancé de plus ... mais c'est pour suivre ...

Posté par
carpediem
re : équation diophantienne (I) 22-11-22 à 20:07

est minorée par 2  !!

Posté par
derny
re : équation diophantienne (I) 27-11-22 à 11:37

Bonjour
On arrive a une équation Pell-Fermat.
x² - n²(k²-1) = - 4 qui n'a de solution que pour k=3

Posté par
jandri Correcteur
re : équation diophantienne (I) 27-11-22 à 16:13

Bonjour,

trouver les solutions dans \N^* de l'équation x^2-kxy+y^2+1=0 se fait comme pour l'équation diophantienne (II).

On montre d'abord que si x=y alors k=3 et  x=y=1.

Ensuite on suppose qu'il existe une solution (x,y) avec 1\leq x<y. On en déduit l'existence d'une autre solution (z,x) avec 1\leq z\leq x :

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On recommence jusqu'à ce qu'on arrive sur la solution vérifiant x=y.

Cela permet de conclure que k=3 et en remontant les calculs on obtient toutes les solutions :
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Posté par
Sylvieg Moderateur
re : équation diophantienne (I) 27-11-22 à 19:07

Merci jandri pour ce message à la fois concis et clair
Je n'avais pas vu le lien avec la suite de Fibonacci



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