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TS spe Maths | n tel que ((n^3)+8)/((n^2)+8) soit un entier

Posté par
Ganked
02-11-18 à 12:59

Bonjour à tous,  je suis en TS et j'ai un dm de spé maths avec l'exo suivant:
Determiner les entiers naturels n pour que le rationnel (n3+8)/(n2+8)

0 et 1 sont deux solutions évidentes mais je vois pas comment trouver les autres
ou démontrer qu'il n'y en a pas d'autres....
Il faut que n2+8 | n3+8 mais je vois pas du tout comment simplifier
cette relation pour trouver n
J'ai aussi pensé à utiliser les divisions euclidiennes mais ça reviendrait au même non ?
n3+8 = q*(n2+8) + r avec r = 0 .....

Posté par
mathafou Moderateur
re : TS spe Maths | n tel que ((n^3)+8)/((n^2)+8) soit un entier 02-11-18 à 13:11

Bonjour,

ça dépend de ce que tu appelles "division euclidienne" !!

ici il faudrait trouver des polynomes en n : q(n) er r(n) avec
n3+8 = q(n)*(n2+8) + r(n)
et degré de r(n) < 2 (strictement inférieur au degré de n2+8)
mais ça ne sera pas fini !!
c'est comme pour l'algorithme d'Euclide pour trouver le PGCD

on peut aussi raisonner "de proche en proche" directement :

n2+8 divise n3+8 si et seulement si il divise (n3+3) - (...)(n2 + 8)
que faut il mettre dans les "..." pour améliorer la situation ?
et ensuite ? continuer sur le même principe ?

Posté par
mathafou Moderateur
re : TS spe Maths | n tel que ((n^3)+8)/((n^2)+8) soit un entier 02-11-18 à 13:12

** il divise (n3+8) - (...)(n2 + 8) faute de frappe

Posté par
Ganked
re : TS spe Maths | n tel que ((n^3)+8)/((n^2)+8) soit un entier 02-11-18 à 13:51

En procédant de proche en proche j'ai ça :
n2 + 8 | n3+8 -1(n2+8)
                                        | (n3-n2)-n(n2+8)
                                        | n2-8 + n2 + 8
                                        |8(1-n)
y'a-t-il d'autres simplification possibles ? toutes mes autres tentatives étaient un échec.. je tournais en rond..
Sinon j'avais cette idée mais elle me semble un peu tirée par les cheveux...:
n2 + 8 | n3+8 -10(n2+8)
                                       | n3+8 - 10 n2 - 80
                                       | n3 - 10 n2 - 72
                                       | n2(n - 10) - 72
ce qui semble être une combinaison linéaire .... Il faudrait donc que  n2+8 divise 72 et n2(n - 10) ? Les seuls solutions valables dans ce cas sont 0, 1 et 4
En ce qui concerne la première méthode je ne sais pas vraiment comment m'y prendre... commencer par exprimer r et q en fonction de n ?

Posté par
carpediem
re : TS spe Maths | n tel que ((n^3)+8)/((n^2)+8) soit un entier 02-11-18 à 13:57

Ganked @ 02-11-2018 à 13:51

En procédant de proche en proche j'ai ça :
n2 + 8 | n3+8 -1(n2+8)
                                        | (n3-n2)-n(n2+8)
                                        | n2-8 + n2 + 8  faux

                                        |8(1-n)  en fait incompréhensible ... et il serait bien de simplifier ...en calculant ...

y'a-t-il d'autres simplification possibles ? toutes mes autres tentatives étaient un échec.. je tournais en rond..
Sinon j'avais cette idée mais elle me semble un peu tirée par les cheveux...:
n2 + 8 | n3+8 -10(n2+8)
                                       | n3+8 - 10 n2 - 80
                                       | n3 - 10 n2 - 72
                                       | n2(n - 10) - 72
ce qui semble être une combinaison linéaire .... Il faudrait donc que  n2+8 divise 72 et n2(n - 10) ? Les seuls solutions valables dans ce cas sont 0, 1 et 4
En ce qui concerne la première méthode je ne sais pas vraiment comment m'y prendre... commencer par exprimer r et q en fonction de n ?

Posté par
carpediem
re : TS spe Maths | n tel que ((n^3)+8)/((n^2)+8) soit un entier 02-11-18 à 14:01

quand on arrive à n^2 + 8 divise 8(n - 1)

alors remarquer que si a divise b alors a < b ... (ou a = b bien sur)

Posté par
mathafou Moderateur
re : TS spe Maths | n tel que ((n^3)+8)/((n^2)+8) soit un entier 02-11-18 à 14:29

rien compris à tes calculs, vu que tu mélanges deux méthodes différentes :
la division et les combinaisons linéaires.

une division c'est ça sans bidouilles ajoutées en plus

n3+8 | n2+8
en n3 combien de fois n2, il y va une fois

n3 + 8 | n2+8
n3 + 8n | n
-8n + 8

reste -8n+8

n2+8 doit donc diviser -8n+8

avec les combianisos linéaires :
on peut mettre des trucs avec "n" dedans comme coefficient de la combinaison linéaire et pas seulement des constantes.
l'intérêt est de faire disparaitre les cubes et de faire baisser le degré de la chose ...
mais ça revient exactement à une division sans le dire (sans utiliser une division de polynomes pas vues au programme)
n2+8 divise n3+8 si et seulement si il divise la combinaison linéaire n3+8-n(n2+8) = -8n+8

on retrouve exactement le même résultat.

pour continuer une idée est de s'intéresser au PGCD de n2+8 et de -8n+8
et de façon plus générale à leurs diviseurs communs

c'est à dire que on recommence en cherchant une combinaison linéaire qui va faire disparaitre les carrés
ainsi tout diviseur commun à n2+8 et à -8n+8 sera un diviseur de 8(n2+8) + n(-8n+8) = ...

etc

et au final le PGCD de n2+8 et n3+8 doit être n2+8 lui-même pour que n2+8 divise n3+8

Posté par
Ganked
re : TS spe Maths | n tel que ((n^3)+8)/((n^2)+8) soit un entier 02-11-18 à 20:49

carpediem @ 02-11-2018 à 14:01

quand on arrive à n^2 + 8 divise 8(n - 1)

alors remarquer que si a divise b alors a < b ... (ou a = b bien sur)

on obtient a l'heure l'inégalité suivante:
n2+8 8n-8
n2-8n + 16  0
=(-8)2-4*16*1
= 0
c'est à dire que la seule solution possible est n = 4
Donc n2+8 divise n3+8 quand n = 4
Et ce que c'est embêtant de ne pas retrouver les 2 solutions évidentes ?

mathafou Désolé pour les calculs mon professeur ne fait pas la distinction, c'est la seule méthode que j'ai apprise. Je n'ai pas encore abordé la notion de PGCD
Je ne comprends pas très bien comment calculer les diviseurs communs aide à résoudre le problème

Posté par
Ganked
re : TS spe Maths | n tel que ((n^3)+8)/((n^2)+8) soit un entier 02-11-18 à 21:10

mathafou
Mais peut-on mélanger les combinaisons linéaires entre-elles ? C'est-à dire :
(je vais essayer de faire les calculs les plu clairs possible)
comme n2+8 divise -8n + 8 et n2-8 divise 8(n2+8)
n2+ 8  divise la combinaison linéaire suivante : n(-8n+8)+8(n2+ 8 )
n2+ 8 divise 8n + 64
De plus n2+ 8  divise -8n + 8
alors: n2+ 8 divise la combinaison linéaire suivant : (-8n+8)+(8n+64) (Cette ligne est-elle possible ?)
n2+ 8 divise 72
Il ne reste alors plus qu'à calculer les différents n possible et de garder seulement ceux qui sont solutions du problème

Posté par
mathafou Moderateur
re : TS spe Maths | n tel que ((n^3)+8)/((n^2)+8) soit un entier 02-11-18 à 21:19

Pour la méthode de carpediem attention que il faut aussi examiner 8-8n
(si n < 1, 8n - 8 est < 0 )

en faisant des soustractions et combinaisons linéaires ou autre calculs du même genre on est passé dans par inadvertance.

et pour n = 1 n'importe quel nombre "divise 0" (quotient nul et reste nul)

pour le PGCD laisse tomber ça reviendra au même au final et la méthode de carpediem est plus efficace.

Posté par
Ganked
re : TS spe Maths | n tel que ((n^3)+8)/((n^2)+8) soit un entier 02-11-18 à 21:44

ça marche merci beaucoup a vous deux

Posté par
carpediem
re : TS spe Maths | n tel que ((n^3)+8)/((n^2)+8) soit un entier 02-11-18 à 23:48

de rien



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