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PGCD de combinaisons linéaires

Posté par
Mazinkaiser
21-12-15 à 14:40

Bonjour,

J'ai un devoir maison à rendre pour la rentrée en Spé Maths, mais je suis bloqué sur un des exercices proposés. Voici l'énoncé :

Soit d = PGCD (a ; b), a et b non nuls
Soit D = PGCD (7a +8b ; 3a +7b)

a) Trouver un entier k tel que D divise kb
b) Trouver des exemples d'entiers relatifs (a;b) tels que PGCD (7a +8b ; 3a + 7b) PGCD (a ; b)

a) Je pense avoir réussi cette question en m'étant intéressé à D. En effet, j'ai montré que D divise (-25b), et donc en conséquence k = -25.

b) C'est ici que je bloque,ne voyant pas dans quelle direction aller, j'ai d'abord montré que d=D en montrant successivement que d divise D et que D divise d. Ensuite, j'ai testé "à la main" les deux PGCD pour des a et b différents, même premiers entre eux, mais je trouve toujours d=D. De plus, je ne vois pas vraiment comment trouver rigoureusement les a et b tels que dD.

Merci d'avance pour votre aide.

Posté par
luzak
re : PGCD de combinaisons linéaires 21-12-15 à 15:48

bonjour !
Tu as dû faire une erreur en montrant que D divise d car si a=1,\;b=21 on a d=1 puis 7a+8b=7+168=175,\;3a+7b=3+147=150 et D=25.

Fais voir tes calculs ou vérifies !

Posté par
carpediem
re : PGCD de combinaisons linéaires 21-12-15 à 17:13

salut

il suffit de prendre a = b = 1 ....

Posté par
Mazinkaiser
re : PGCD de combinaisons linéaires 21-12-15 à 17:32

Merci à tous les deux pour vos réponses !

En effet, il est fort probable que j'ai fait une erreur.

En fait, pour montrer que d divise D, pas de soucis, puisque que d divise a et d divise b, alors d divise n'importe quelle combinaison linéaire de a et b.

Par contre pour D divise d, je crois savoir où je me suis trompé, voici mon raisonnement :

D = PGCD (7a +8b ; 3a +7b)
==> D divise 7a + 8b et D divise 3a + 7b
==> D divise (7a +3b).3 - (3a +7b).7
==> D divise (-25b)

Jusque là je pense que c'est bon, ensuite :

D divise également (7a + 8b).7 - (3a + 7b).8
==> D divise 25 a

Et voilà où je pense avoir fait l'erreur :
J'ai dit par la suite que :

D divise donc 25 a - (-25b)
==> D divise 25 a +25b
==> D divise 25 (a+b)
==> D divise a+b
==> D divise a et D divise b

Mais il me semble que je n'ai pas le droit de dire ça, non ?

Et de plus Luzak, le D = 25 que tu trouves en prenant a=1 et b= 21 a-t-il un rapport avec le 25 que je trouve pour : "D divise 25a et D divise -25b" ?

Ensuite, je me rends compte qu'avec ta réponse et celle de  Carpediem, cela fait déjà deux possibilités ! Alors, auriez-vous une méthode pour trouver toutes les réponses rigoureusement ?

Merci de votre aide

Posté par
carpediem
re : PGCD de combinaisons linéaires 21-12-15 à 17:40

oui D divise 25a et 25b ne te permet de rien dire de plus ....

tu peux le vérifier avec mon exemple : a = b = 1

...

Posté par
Mazinkaiser
re : PGCD de combinaisons linéaires 21-12-15 à 17:48

Oui en effet, je m'en suis rendu compte en écrivant le message, et ton exemple vient infirmer ce que j'avais trouvé en résultat final.

Mais du coup, je suppose que l'on peut se débrouiller autrement qu'en tâtonnant pour trouver tous les exemples viables, non ?

Posté par
carpediem
re : PGCD de combinaisons linéaires 21-12-15 à 18:35

on sait que D divise 25a et 25b donc 25d (car il existe u et v tels que au + bv = d par définition du pgcd)

il suffit donc de choisir a et b tels que D ne divise pas d pour être sur que D <> d

et en généralisant mon exemple prend a = b = n ....

Posté par
Mazinkaiser
re : PGCD de combinaisons linéaires 21-12-15 à 19:46

D'accord je vois ! Merci beaucoup de ton aide !
Mais j'ai une autre question : tu dis qu'il "suffit de choisir a et b tels que D ne divise pas d". Or, on a vu précédemment que D ne divisait pas d de toute façon, mais bien 25d, comme tu l'as dit, non ?

Posté par
Mazinkaiser
re : PGCD de combinaisons linéaires 21-12-15 à 20:29

Mea culpa pour la bêtise que je viens de dire,  on cherche bien les entiers a et b tels que D soit différent de d....
Mais cependant, le fait que D divise 25d implique-t-il que D divise d ? J'ai un peu de mal à saisir...

Posté par
carpediem
re : PGCD de combinaisons linéaires 21-12-15 à 20:31

ce n'est pas parce que D divise 25d qu'il ne peut pas diviser d ...

ensuite il n'a pas été montré que D ne divisait pas d ....

à voir ....

Posté par
Mazinkaiser
re : PGCD de combinaisons linéaires 21-12-15 à 20:38

Ensuite, quant à la généralisation avec n=a=b, j'obtiens donc :

d=PGCD (n ; n) = n
D = PGCD (15n ; 10n) = n.PGCD (15 ; 10) = 5n

Cela signifie donc que pour tous entiers relatifs a et b tels que a=b, alors dD ?

Posté par
carpediem
re : PGCD de combinaisons linéaires 21-12-15 à 20:45

ben est-il possible que n = 5n ?

Posté par
Mazinkaiser
re : PGCD de combinaisons linéaires 21-12-15 à 22:33

Non bien sûr
Mais alors, d'où sort le a=1 et b=21 de Luzak ? Cela signifie qu'il y a d'autres solutions que (n ; n), non ?

Posté par
luzak
re : PGCD de combinaisons linéaires 21-12-15 à 23:47

Pour enlever la note de mystère qui entoure ma réponse, j'ai cherché à obtenir un D diviseur de 25 et j'ai résolu l'équation 3+7b=25z. Un couple de Bézout pour 25z-7b=1 étant z=2,\;b=7, en multipliant par 3 j'ai obtenu le fameux 21 (enfin quelque chose de ce genre).

Du coup pour trouver d'autres couples intéressants tu peux suivre une voie analogue mais je n'ai pas de démarche systématique à te présenter pour le moment.

Posté par
luzak
re : PGCD de combinaisons linéaires 22-12-15 à 10:55

Toujours pas de solution donnant tous les couples mais quelques pistes.

Pour commencer on peut chercher uniquement les couples (a,b) premiers entre eux tels que D\neq1. En multipliant un tel couple par k on a une solution où d=k\neq D.
Inversement si un couple (a,b) est solution avec d\neq D, le couple \bigl(\dfrac ad,\dfrac bd\bigr) est solution avec des entiers premiers entre eux.

Pour chercher (a,b) avec 1=d\neq D se rappeler que D doit diviser 25a,\;25b. Donc pour a=1 ou b=1 il suffit de résoudre des équations de la forme 3+7b=Dz avec D=5 ou D=25.

Les choses se compliquent si on veut a>1 ou b>1 et pour le moment je ne sais pas si pour chaque a il y aura une solution.

Posté par
Mazinkaiser
re : PGCD de combinaisons linéaires 22-12-15 à 14:37

Merci de ta réponse Luzak, mais malheureusement, je crois que je vais devoir en rester au couple (n ; n ) comme solution  car je n'ai pas encore vu ce type d'équations que tu utilises dans ta première réponse(diophantiennes, non ?). A vrai dire, je n'ai pas encore vu les nombres premiers, le devoir maison nous a été donné juste à la fin de notre chapitre sur le PGCD, et c'est tout.

En tout cas, un immense merci à toi et à Carpediem, vous m'avez beaucoup aidé

Posté par
carpediem
re : PGCD de combinaisons linéaires 22-12-15 à 18:01

de rien



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