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Niveau terminale
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équation diophantienne (je crois)

Posté par
leawz
14-02-21 à 21:07

voila un petit problème assez intéressant:
trouver tous les entiers x et y tels que x^3(y+1)+y^3(x+1)=19

Posté par
leawz
re : équation diophantienne (je crois) 14-02-21 à 21:19

si quelqu'un pouvait m'aider ce serait vraiment gentil...

Posté par
pgeod
re : équation diophantienne (je crois) 14-02-21 à 21:40

On remarque que l'expression est symétrique.
Dès que x = 3 (avec y = 0), la somme des termes est supérieure à 19.

Posté par
leawz
re : équation diophantienne (je crois) 14-02-21 à 21:48

merci pour votre réponse, mais comment rédiger cela proprement et trouvant tous les couples de solutions?

Posté par
LeHibou
re : équation diophantienne (je crois) 14-02-21 à 22:47

Bonsoir,

Il faudrait préciser si on se limite à des entiers naturels ou s'autorise des entiers relatifs.
S'il s'agit seulement d'entiers naturels, en intégrant les deux remarques de pgeod, on peut tester les 9 cas {x = 0, 1, 2 et y = 0, 1, 2} et se limiter à 6 avec la symétrie.
Si on s'autorise les entiers relatifs, c'est autre histoire

Posté par
leawz
re : équation diophantienne (je crois) 14-02-21 à 22:50

c'est dans les entiers relatifs qu'une faut résoudre cette équation il me semble

Posté par
carpediem
re : équation diophantienne (je crois) 15-02-21 à 09:39

salut

on peut commencer par montrer que x et y sont de parité différentes ...

Posté par
matheuxmatou
re : équation diophantienne (je crois) 15-02-21 à 09:53

bonjour

s'il s'agit bien de

x3(y+1) + y3(x+1) = 19

de toute façon x et y sont premier entre eux...

leur pgcd divisant 19 et ne pouvant valoir 19 car alors 193 diviserait le membre de gauche... et pas celui de droite.

Posté par
leawz
re : équation diophantienne (je crois) 15-02-21 à 09:56

Comment faire ?
Je peux peut être utiliser le fait qu'un nombre pair s'écrit sous la forme 2k et un nombre impair 2k+1
(k appartenant à Z)
Ou alors une disjonction de cas?
Si x et y sont pairs alors au cubes il seront pairs également, alors que x ou y +1 sera impair, le produit sera donc pair, et en faisait la somme des deux nombres pairs obtenus, on obtient un nombre pair. Or 19 est impair donc x et y doivent être de parité différente ? Je ne sais pas si c'est très clair
Et que puis je faire après ?

Posté par
leawz
re : équation diophantienne (je crois) 15-02-21 à 09:58

Ah oui je comprends, ils sont premiers entre eux! Comment me servir de cette information ensuite ?

Posté par
matheuxmatou
re : équation diophantienne (je crois) 15-02-21 à 10:01

question : cet exercice sort de où ? car il me semble largement dépasser les exigences de terminale.

Posté par
leawz
re : équation diophantienne (je crois) 15-02-21 à 10:05

C'est un exercice donné par mon professeur, mais plutôt comme un défi car il n'est vraiment pas facile... j'ai redoublé ma terminale mais d'habitude en maths je n'ai pas de problème, mais j'avoue que cet exercice est vraiment  complexe 😭

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : équation diophantienne (je crois) 15-02-21 à 10:57

Il ne faut pas pleurer
Si tous les exercices étaient faciles, les profs de maths deviendraient inutiles

Posté par
leawz
re : équation diophantienne (je crois) 15-02-21 à 11:02

je suis bien d'acord, c'est aussi agréable de chercher, mais je dois dire que je sèche sur cet exercice...

Posté par
mathafou Moderateur
re : équation diophantienne (je crois) 15-02-21 à 11:48

Bonjour,

moi j'ai un peu triché (quoique) dans le but d'avoir une conjecture :
j'ai tracé la courbe x^3(y+1)+y^3(x+1) -19 = 0

équation diophantienne (je crois)

on retrouve la remarque de pgeod si x ≥ 3, on a -1 < y < 0 strictement donc ne peut pas être entier
et d'autres du même genre avec ces deux asymptotes (à démontrer)
permettant de limiter la recherche explicite et exhaustive à très peu de cas ...

passer dans R est parfois utile pour résoudre dans Z

Posté par
leawz
re : équation diophantienne (je crois) 15-02-21 à 11:59

bonjour, merci, c'est vrai qu'en visualisant la courbe c'est plus clair!
mais comment démontrer ce que l'on voit avec les asymptote (que y ne peut pas être entier) et en ce qui concerne l'asymptote verticale, je ne suis pas sur de voir en quoi elle peut m'aider... quand x se raproche de -1 (par valeurs inférieurs ou supérieurs) alors y tend vers +/- l'infini?
a quoi dois-je donc limiter ma recherche d'entiers?

Posté par
mathafou Moderateur
re : équation diophantienne (je crois) 15-02-21 à 12:16

l'asymptote verticale est une conséquence directe de la symétrie échangeant x et y et de l'asymptote horizontale.
démontrer l'asymptote horizontale est facile en divisant par x^3 ≠ 0
donc on ne cherche que pour x entre 0 et 3
et pour la partie négative pareil : x entre -3 et -1.

équation diophantienne (je crois)

tout ceci doit être justifié "à la pgeod" par des inégalités à démontrer, comme celle "si x ≥ 3 et y ≥ 0 : x^3(y+1) + y^3(x+1) > 19"

Posté par
PLSVU
re : équation diophantienne (je crois) 15-02-21 à 12:32

Bonjour ,
Dans   
19=16+3
(1,2) et (2,1)
Dans Z ,  si x+1=0    alors   le  terme y^3(x+1)   s'annule   alors   x^3(y+1)=19    
x+1=0 si x=-1
x^3=-1
y+1=-19    
y=-20
(-1,-20) et (-20,-1)
  
  

Posté par
leawz
re : équation diophantienne (je crois) 15-02-21 à 12:43

compris pour l'asymptote verticale!
par contre, pour ce qui est de la démonstration de l'asymptote horizontale, ma question est peut être bête mais je ne vois pas comment faire, même en divisant par x^3...
j'obtiendrai (y+1)+(y^^3(x+1)-19)/x^3 mais comment arriver à la démonstration?

Posté par
leawz
re : équation diophantienne (je crois) 15-02-21 à 12:46

merci PLSVU pour votre réponse!
mais comment montrer que ce sont les seuls possibilités? en utilisant la courbe tracé?

Posté par
mathafou Moderateur
re : équation diophantienne (je crois) 15-02-21 à 14:26

démonstration de l'asymptote horizontale
non tu n'obtiens pas ça, tu obtiens

(y+1)+(y^^3(x+1)-19)/x^3 = 0
et quand x tend vers l'infini le seul terme qui reste est y+1, tout le reste tendant vers 0 (x/x^3 = 1/x^2 tend vers 0)
donc y tend vers -1

ceci dit rien ne permet avec ça de savoir si "avant l'infini" la courbe ne traverse pas son asymptote et donc une éventuelle solution avec y = -1
(cf PLSVU)
ça revient en échangent x et y à inclure x =-1 dans le domaine à essayer :
-3 < x ≤ -1

Posté par
PLSVU
re : équation diophantienne (je crois) 15-02-21 à 15:37

   dans
x^3(y+1)+y^3(x+1)=19

expression symétrique  

19<33
somme de deux termes positifs
le plus grand terme possible est obtenu  quand l'un des termes est nul
x^3(y+1)=0  ssi  x^3=0  ou y+1=0
ssi  x=0  
y^3(0+1)=19
y^3=\sqrt[3]{19}    n'appartient pas à
ou
ssi y+1=0    y=-1 , -1  n'appartient pas à
ou
ssi y+1=0    y=-1 , -1  n'appartient pas à   
d'où   0<x<3
x=1  alors  
y+1+y^3\times 2=18
 \\ y(1+2y^2)=18=2*9=2*(1+2*2^2)
couples solution (1;2) par symétrie (2,1)
dans
y^3(x+1)  s'annule pour x=-1
x^3(y+1)=19
-1(y+1)=19
-y=20
y=-20
couples solution (-1;20) par symétrie (20,-1)

   x^3(y+1)+y^3(x+1)=19
cas pour   x<-1
  montre qu 'il n'y a pas de solution .
les deux  termes  de la somme peuvent être négatifs ou de signe contraire...




  
  


  

Posté par
leawz
re : équation diophantienne (je crois) 15-02-21 à 19:20

merci, juste une petite question, comment montrer que pour x inférieur à -1 il n'y a pas de solution?

Posté par
carpediem
re : équation diophantienne (je crois) 15-02-21 à 19:21

on peut remarquer pour dire un peu autrement ce que dit mathafou que hormis les cas de nullité d'un des termes x + 1 ou y + 1 la simple règle des signes montre que si xy > 9 il n'y a pas de solution ...

il suffit donc d'étudier la bande -3 x 3 ( avec la symétrie de l'expression)

Posté par
leawz
re : équation diophantienne (je crois) 15-02-21 à 19:47

Excusez ma question, mais je ne vois pas comment montrer que si xy>9 il n'y a pas de solution...

Posté par
carpediem
re : équation diophantienne (je crois) 15-02-21 à 20:19

xy > 9 signifie que x et y ont même signe ... entre autres informations ...

Posté par
leawz
re : équation diophantienne (je crois) 15-02-21 à 20:35

j'ai réussi! merci pour votre aide



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