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Équation pgcd

Posté par
matheux14
03-04-22 à 21:25

Bonsoir,

Merci d'avance.

Montrer que \forall (n ; m) \in \N² :

\Large{pgcd(2^n -1 ~;~ 2^m - 1) = 2^{pgcd(n ~;~ m)} -1}

Une piste ?

Posté par
GBZM
re : Équation pgcd 03-04-22 à 21:59

Bonsoir,

Quel est le reste dans la division euclidienne de 2^n-1 par 2^m -1 ?

Posté par
matheux14
re : Équation pgcd 03-04-22 à 22:47

2m-n

Posté par
matheux14
re : Équation pgcd 03-04-22 à 22:50

Oups c'est plutôt 2n-m-1.

2n - 1 = 2n-m+(2m -1) + 2n-m -1

Posté par
matheux14
re : Équation pgcd 03-04-22 à 23:03

matheux14 @ 03-04-2022 à 22:50

Oups c'est plutôt 2n-m-1.

2n - 1 = 2n-m(2m -1) + 2n-m -1

Posté par
UnAlgerien39
re : Équation pgcd 03-04-22 à 23:08

Bonjour,

au lieu de + c'est x au deuxième membre de l'égalité
2n - 1 = 2n-m+(2m -1) + 2n-m -1

Posté par
matheux14
re : Équation pgcd 03-04-22 à 23:12

Oui je l'ai corrigé à 23 : 03

Posté par
GBZM
re : Équation pgcd 04-04-22 à 07:18

C'est sur la voie (avec pas mal de coquilles !), mais ce n'est pas encore une division euclidienne.

Posté par
matheux14
re : Équation pgcd 04-04-22 à 12:10

Pourquoi ?

Posté par
GBZM
re : Équation pgcd 04-04-22 à 14:30

Parce que rien ne dit que le "reste" 2^{n-m}-1 est plus petit que le diviseur 2^m-1.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Équation pgcd 16-01-23 à 11:40

Bonjour,
Dommage d'avoir laissé ce sujet inabouti.
Évoquer l'algorithme d'Euclide en s'intéressant aussi au reste de la division euclidienne de n par m est une piste intéressante.
Mais il y a peut-être plus simple.

Posté par
Ulmiere
re : Équation pgcd 16-01-23 à 12:53

Oui, il y a une autre méthode par exemple celle-ci

Si d divise n, alors 2^d - 1 divise 2^n - 1,
parce que si n = dq, alors 2^n - 1 = (2^{d})^q - 1 = (2^d - 1)\sum_{k=0}^{q-1} 2^{dk} est effectivement un multiple de 2^d - 1.
En particulier en appliquant à d = pgcd(n,m), 2^d-1 est un diviseur commun de 2^n-1 et 2^m-1, donc de leur pgcd.

Réciproquement, si D est le pgcd de 2^n-1 et 2^m-1, on a, par définition, 2^m = 2^n = 1 mod D et donc 2^{um+vn} = 1 mod D pour tous a et b entiers positifs.
Le théorème de Bézout nous permet d'écrire d comme combinaison linéaire de m et n, mais l'un des deux coefficients est négatif. Il faut donc ruser un petit peu, et comprendre qu'il est toujours possible de trouver u et v positifs tels que un + vm = d modulo \phi(d) (et non modulo d).

On aura donc l'existence de k tel que un+vm = d + k\phi(D) avec u >= 0 et n >=0
puis, modulo D, 1 = 2^{d + k\phi(D)}.

Ensuite, 2 est premier donc premier avec D (sauf si D = 2 mais c'est impossible car 2^n-1 serait pair comme multiple de nombre pair).
Donc le théorème d'Euler dit que 2^\phi(D) = 1 mod D et donc D divise 2^d - 1

Posté par
Ulmiere
re : Équation pgcd 16-01-23 à 13:04

Citation :
il est toujours possible de trouver u et v positifs tels que un + vm = d modulo \phi({\red D}) (et non modulo d)


je corrige la petite coquille et voici la preuve

Je trouve u' et v' tels que u < 0, v' >= 0 , et nu' + mv' = d, grâce au théorème de Bézout
Ensuite, je prends v = v' et u = u' + k' avec k' n'importe quel entier >= -u', de sorte que k'+u' >= 0. Ce faisant, nu + mv = d + nk'.

Il suffit pour conclure de prendre pour k' un gros multiple de \phi(D), par exemple \left(\left\lceil \dfrac{-u'}{\phi(D)}\right\rceil + 1\right)\phi(D)

Posté par
GBZM
re : Équation pgcd 16-01-23 à 13:53

Bonjour,
Est-ce plus simple que la démarche suivante :
Soit n=mq+r \quad( 0\leq r<m) la division euclidienne de n par m. Alors la division euclidienne de 2^n-1 par 2^m-1 est 2^n-1=(2^m-1)(2^{n-m}+2^{n-2m}+\cdots+2^{n-qm}) +2^r-1,
Ainsi, si r est le reste de la division de n par m, alors 2^r-1 est le reste de la division de 2^n-1 par 2^m-1. Remarquons que r est nul si et seulement si 2^r-1 est nul.
L'algorithme d'Euclide calcule le pgcd comme le dernier reste non nul dans les divisions successives. Donc si d est le pgcd de m et n, alors 2^d-1 est le pgcd de 2^n-1 et 2^m-1.



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