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Niveau LicenceMaths 2e/3e a
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Equation diophantienne

Posté par
coa347
25-06-19 à 17:03

Bonjour,

Je n'arrive pas à résoudre l'exercice suivant : trouver à l'aide de majorations grossières les solutions de l'équation b^3-2a^3=1, a \in \Z, b \in \Z.

a et b sont de même signe (évident). Pour a et b strictement positifs, on obtient : a \leq b \leq 2a.  Cela ne mène nulle part (même avec un encadrement plus resserré). Et il est impossible d'obtenir un encadrement du style  a \leq b \leq a+k.

Merci d'avance.

Posté par
carpediem
re : Equation diophantienne 25-06-19 à 17:38

salut

travailler sur des divisibilités/parités :

si (a, b) est une solution alors :

quelle est la parité de 2a^3 ? donc celle de b ?

ensuite elle s'écrit :  2a^3 = b^3 - 1 = (b - 1)(b^2 + b + 1)

puis on peut remarquer que a et b sont premiers entre eux

et enfin (-1, -1) est une solution

b^3 - 2a^3 = 1
 \\ (-1)^3 - 2 (-1)^3 = 1

donc par soustraction b^3 - (-1)^3 = 2[a^3 - (-1)^3] \iff (b + 1)(b^2 + b + 1) = 2(a - 1)(a^2 + a + 1)

peut-être travailler modulo 4 (ou 8) ...

Posté par
carpediem
re : Equation diophantienne 25-06-19 à 17:41

... = 2(a + 1)(a^2 + a + 1) ...

Posté par
carpediem
re : Equation diophantienne 25-06-19 à 17:50

donc par soustraction b^3 - (-1)^3 = 2[a^3 - (-1)^3] \iff (b + 1)(b^2 - b + 1) = 2(a + 1)(a^2 - a + 1)

le deuxième facteur est toujours impair (et évidemment n + 1 n'a pas la même parité que n)

on peut alors remarquer que :

si d divise a + 1 et a^2 - a + 1 alors d divise (a + 1)(a - 1) - (a^2 - a + 1) = a

or trivialement deux nombres consécutifs sont premiers entre eux donc

donc si d'après tes résultats a <= b <= 2a alors

a + 1 divise b + 1 ou a + 1 divise b^2 - b + 1



ouais bof ... faut voir ...

Posté par
luzak
re : Equation diophantienne 25-06-19 à 17:59

Bonjour !
Déjà ton "évidence" me semble fausse !
Si 0<b<1 il faut a<0. Plus précisément a(b-1)\geq0.

Posté par
carpediem
re : Equation diophantienne 25-06-19 à 18:12

on a aussi b^3 - 2a^3 = 1 \iff b^3 - a^3 = a^3 + 1 = (b - a)(b^2 + ba + a^2) = (a + 1)(a^2 - a + 1)

de plus (1, 0) est une solution tout aussi évidente ...

Posté par
carpediem
re : Equation diophantienne 25-06-19 à 18:13

pardon (0, 1) est une solution ...

Posté par
Glapion Moderateur
re : Equation diophantienne 25-06-19 à 18:23

(-1,-1) aussi et ce sont les seules, il parait.

Posté par
carpediem
re : Equation diophantienne 25-06-19 à 18:31

oui c'est ce que j'ai dit plus haut ...

et je subodorais effectivement qu'il n'y en avait pas d'autre ... mais de là à le montrer ....

Posté par
coa347
re : Equation diophantienne 25-06-19 à 19:23

Il faut montrer que les seules solutions sont (a,b)=(0,1) et (-1,-1), avec des considérations de majorations.

luzak @ 25-06-2019 à 17:59

Bonjour !
Déjà ton "évidence" me semble fausse !
Si 0<b<1 il faut a<0. Plus précisément a(b-1)\geq0.

luzak Où as-tu vu un entier strictement compris entre 0 et 1 ?

Posté par
Glapion Moderateur
re : Equation diophantienne 25-06-19 à 19:26

Oui ça a pas l'air évident, les liens que j'ai trouvé ne sont pas très explicites :

solution dans "Mordell's book, Diophantine Equations, in Chapter 15" parait-il.

Posté par
coa347
re : Equation diophantienne 25-06-19 à 19:54

Merci pour toutes vos réponses. Cela n'a pas l'air facile à résoudre, même avec n'importe quelle méthode.
Cette affirmation est glissée au milieu d'une phrase, il me semble donc que c'est une erreur.

Posté par
luzak
re : Equation diophantienne 25-06-19 à 20:48

Citation :
Où as-tu vu un entier strictement compris entre 0 et 1 ?


Ici : 2a^3=b^3-1=(b-1)(b^2+b+1)

Posté par
lafol Moderateur
re : Equation diophantienne 25-06-19 à 20:52

Bonjour
luzak, comment b qui est dans Z saurait-il être strictement compris entre 0 et 1

Posté par
coa347
re : Equation diophantienne 25-06-19 à 21:55

Bonsoir,

J'ai confirmation que cela devait être effectivement une erreur.

Dans une version qui me semble plus récente du document (ENS versus M1), la phrase "On se convainc à coup de majorations grossières que les seules solutions sont (b; a) = (1; 0) ou (-1;-1)," est devenue "On peut montrer que les seules solutions sont (b,a)  =  (1,0) ou (−1,−1),".

Dans tous les cas, je ne voyais pas très bien comment avec des majorations on pouvait arriver à prouver ce résultat.

Désolée pour le dérangement et bonne soirée.



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