Bonjour,
J'ai un problème avec un exercice, la réponse est 62 mais je ne parviens pas à trouver le chemin pour y arriver.
Voici le problème :
Quel est le plus petit entier qu'on peut exprimer de deux manières comme la somme de trois carrés d'entiers strictement positifs distincts ?
Ce problème vient du tour 1 de la coupe Animath de Printemps 2022.
Merci pour votre aide.
Bonne journée
salut
parce que ce n'est pas si évident que ça !!
on peut traduire en mathématique : on cherche un entier n tel que :
mais ensuite
on peut éventuellement ensuite travailler modulo 3 (en considérant les restes de la division euclidienne par 3) ou modulo 5 pour obtenir des propriétés sur tous ces entiers ...
Bonsoir,
n=a2+b2+c2
n=x2+y2+z2
2n=a2+b2+c2+x2+y2+z2
donc n est pair
les carrées sont 1,4,9,16,25,36,42,64,81
n=4+16+42
n=1+25+36
Bonsoir
"donc n est pair" ah bon ?
contre exemple :
69 = 8² + 2² + 1² = 7² + 4² + 2²
sans parler de ceux (plus petits) pour lesquels les carrés ne sont pas différents :
27 = 5² + 1² + 1² = 3² + 3² + 3²
etc
je ne vois pas trop de méthode "raisonnable" (à ce niveau) autre que la force brute.
et puis 42 n'est pas un carré ...
62 = 1² + 5² + 6² = 2² + 3² + 7² (4 + 9 + 49)
Je m'excuse pour cette réponse tardive, mais je crois bien avoir trouver une solution, différente de mathafou.
Considérons un tel entier n et ses 2 sommes différentes : n = a²+b²+c²=x²+y²+z².
Supposons qu'un même carré apparaisse dans les 2 sommes, disons a=x. On a alors b²+c²=y²+z² ce qui entraine b=y et c= z (ou inverse) dans les plus petites valeurs 1,4,9,16,25,36,49 puisqu'on cherche un n minimal, qui est impossible.
Finalement aucun carré n'est commun au 2 sommes, ce qui nous permet de réduire nos valeurs à tester et trouver que le plus petit n est 62.
Le tour 1 de la coupe Animath ne demande que les réponses et aucune justification, c'est donc parfois les testes qui sont les plus efficaces.
Pour le cas général de b²+c²=y²+z² entraine b=y et c= z, on a le contre exemple 121+9=81+49=130
pour les nombres de la forme a² + b² + c² = a² + x²+y²
la plus petite solution de a²+b² = x²+y² est 25 = 0² + 5² = 3² + 4² rejeté car un des carrés est nul
vient ensuite 50 = 1² + 7² = 5²+5² rejeté aussi car deux carrés égaux
puis le suivant est 5*13 = 65 =1² + 8² = 4²+7²
si on ajoute le plus petit carré différent de ceux là, qui est 2²
on obtient
69 = 1² + 2² + 8² = 2² + 4² + 7²
ce sera le plus petit avec un carré commun
il n'y a aucun test de force brute pour déterminer ces cas là,
juste l'application de résultats dus à Fermat sur le nombre de décomposition de n en somme de deux carrés :
pour qu'un nombre soit somme de deux carrés d'au moins deux façons différentes, il faut et il suffit que sa décomposition en facteurs premiers contienne au moins deux facteurs premiers de la forme 4k+1 (5, 13, 17, 29 ...)
le plus petit tout court (la solution 62) aura donc ses 6 carrés tous différents.
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