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Un système de deux équations

Posté par
Sylvieg Moderateur
03-03-26 à 17:32

Bonjour,
Ce sujet Système n'ayant pas vraiment abouti, je le repose.
Résoudre dans le système suivant :
x + y2 = y3
y + x2 = x3

Posté par
candide2
re : Un système de deux équations 03-03-26 à 18:39

Bonjour,

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Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Un système de deux équations 04-03-26 à 08:08

D'accord
Je monte d'un cran avec ce nouveau système :
y4 + 12x + 16 = 3y3 + 8y2
x4 + 12y + 16 = 3x3 + 8x2

Posté par
dpi
re : Un système de deux équations 04-03-26 à 09:33

Bonjour
Pour la première

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pour la seconde
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Posté par
dpi
re : Un système de deux équations 04-03-26 à 09:58

Erreur pour la 2

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Posté par
Pirho
re : Un système de deux équations 04-03-26 à 14:28

Bonjour,

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Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Un système de deux équations 04-03-26 à 15:32

@Pirho,

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Posté par
Pirho
re : Un système de deux équations 04-03-26 à 18:23

@Sylvieg

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Posté par
verdurin
re : Un système de deux équations 04-03-26 à 18:30

Bonsoir,
Je n'ai pas encore cherché.
Mais je soupçonne que Sylvieg a fait en sorte qu'il y ait des solutions avec xy.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Un système de deux équations 04-03-26 à 18:45

Non, je n'y suis pas arrivée
Par contre, j'aimerais voir apparaître, pour les deux systèmes, une justification simple de x = y.
Je crois avoir trouvé une démonstration, mais pas simple.
Et qui ne fonctionne pas dans le cas général.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Un système de deux équations 04-03-26 à 19:25

Finalement, j'en ai trouvé un :
y = x2 - 4x + 5
x = y2 -4y + 5
On pourra l'appeler "système 3" dans la suite du sujet.

Posté par
candide2
re : Un système de deux équations 04-03-26 à 19:49

Bonjour,

Pour le problème 2.

Approche que n'aimeront pas les mathématiciens ... mais qui permet d'aboutir.

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Posté par
carpediem
re : Un système de deux équations 04-03-26 à 19:49

salut

x^4 + 12y + 16 = 3x^3 + 8x^2 \iff (x^2 - 4)^2 = 3x^3 - 12y

y^4 + 12x + 16 = 3y^3 + 8y^2 \iff (y^2 - 4)^2 = 3y^3 - 12x

par soustraction :    (x^2 - y^2)(x^2 + y^2 - 8) = 3(x - y)(x^2 + xy + y^2) + 12(x - y) = 3(x - y)(x^2 + xy + y^2 + 4)


si x = y il peut y avoir donc des solutions (voir plus loin ... ou plus tard)

posons alors f(x) = x^4 - 3x^3 - 8x^2 + 12x + 16  alors  f'(x) = 4x^3 - 9x^2 - 16x + 12  et  f''(x) = 12x^2 - 18x - 16

f" admet deux racines de signes contraires ce qui donne les variations de f : croissante - décroissante - croissante

or f'(-1) = -15  et  f'(1) = -9   pénible ...

ho mais quoitestcequejvoisje : f(-1) = 0    donc f admet deux racines (vu que f est un polynôme de degré 4

bon allez "trichons" avec ggb : f(x) = (x + 1)(x + 2)(x - 2)(x + 4)   et le cas x = y est réglé ...
et je suis nul : mes deux premières lignes donnent immédiatement la réponse sans avoir besoin de ggb



si x \ne y alors il reste :   (x + y)(x^2 + y^2 - 8) = 3(x^2 + xy + y^2 + 4)

... et la c'est la mouise ...

Posté par
carpediem
re : Un système de deux équations 04-03-26 à 20:02

pardon c'est  f(x) = (x + 1)(x + 2)(x - 2)(x - 4)

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Un système de deux équations 04-03-26 à 21:36

@candide2,
Tu as raison, et la démonstration que je croyais avoir trouvée est donc fausse.
Les trois systèmes sont équivalents à un système de la forme
y = f(x)
x = f(y)
Je pensais que le signe de f(x) - x permettait de conclure.
Visiblement non.

Pour trouver le système 3, j'ai construit une fonction f dont la représentation graphique présente deux points distincts symétriques par rapport à la droite d'équation y = x.
J'avais choisi les points A(1;2) et B(2;1).

Il se trouve que tu as détecté que le système 2 présente aussi cette propriété.

Posté par
GBZM
re : Un système de deux équations 04-03-26 à 22:29

Bonsoir,
Pourquoi se fatiguer alors que SageMath travaille gratuitement pour vous ?

R.<x,y> = PolynomialRing(QQ,"x,y")
J = R.ideal([y^4+12*x+16-3*y^3-8*y^2, x^4+12*y+16-3*x^3-8*x^2])
sols=J.variety(AA)
sols

[{y: 4, x: 4},
{y: 2, x: 2},
{y: -1, x: -1},
{y: -2, x: -2},
{y: 2.790606033036973?, x: 4.237530239914574?},
{y: 4.237530239914574?, x: 2.790606033036973?}]

Les coordonnées des deux points en dehors de la diagonale sont en fait des réels algébriques connus de manière exacte. On a par exemple leur polynôme minimal (le même pour x et pour y) :

P=sols[4][x].minpoly()
P

x^12 - 9*x^11 + 3*x^10 + 105*x^9 + 132*x^8 - 996*x^7 - 1532*x^6 + 2016*x^5 + 7440*x^4 + 2496*x^3 + 1344*x^2 + 3840*x + 15616
qui est bien sûr un facteur irréductible du résultant calculé par le système de calcul formel de candide2.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Un système de deux équations 05-03-26 à 07:21

Pirho avait écrit "Mais ma vision est peut-être trop simple d'où pas assez rigoureuse ?"
La mienne aussi

Posté par
Pirho
re : Un système de deux équations 05-03-26 à 07:28

J'étais arrivé aussi à :

carpediem @ 04-03-2026 à 19:49

salut

si x \ne y alors il reste :   (x + y)(x^2 + y^2 - 8) = 3(x^2 + xy + y^2 + 4)


mais après j'ai abandonné car je ne voyais pas comment m'en sortir

Posté par
GBZM
re : Un système de deux équations 05-03-26 à 10:24

Soit f un polynôme de degré d. Le résultant de y-f(x) et de f(y)-x par rapport à y, qui est au signe près f(f(x))-x, est de degré d^2. Les couples (x,x)\in {\mathbb R}^2 solutions du système sont donnés par les racines réelles de f(x) -x, qui est un polynôme de degré d et qui est un facteur de f(f(x))-x. Soit g le quotient de f(f(x))-x par f(x)-x,  c'est un polynôme de degré d(d-1). Le système a des solutions réelles en dehors de la diagonale si et seulement si ce polynôme g a des racines réelles.

Posté par
matheux14
re : Un système de deux équations 11-03-26 à 00:57

GBZM @ 05-03-2026 à 10:24

Soit f un polynôme de degré d. Le résultant de y-f(x) et de f(y)-x par rapport à y, qui est au signe près f(f(x))-x, est de degré d^2. Les couples (x,x)\in {\mathbb R}^2 solutions du système sont donnés par les racines réelles de f(x) -x, qui est un polynôme de degré d et qui est un facteur de f(f(x))-x. Soit g le quotient de f(f(x))-x par f(x)-x,  c'est un polynôme de degré d(d-1). Le système a des solutions réelles en dehors de la diagonale si et seulement si ce polynôme g a des racines réelles.




En posant f(t) = t^3 - t^2 on a \begin{cases} x + y^2 = y^3 \\ y + x^2 = x^3 \end{cases} \implies \begin{cases} x = f(y) \\ y = f(x) \end{cases}

Soit  P(y) = y - f(x) et Q(y) = f(y) - x.

deg(P) = 1 et y = f(x) est racine de P donc \mathcal{R}es_y(P, Q) = Q(f(x)) = f(f(x)) - x soit \mathcal{R}es_y(y - f(x), f(y) - x) = \pm (f(f(x)) - x).

Puisque deg(f) = d \ge 2 alors deg(f \circ f) = d^2 donc deg(f(f(x)) - x) = d^2 = 3^2 = 9

Si (x, x) est solution, alors le système devient x = f(x) donc les solutions diagonales sont les couples (x, x)x est racine réelle de f(x) - x.

On a f(f(x)) - x = (f(f(x)) - f(x)) + (f(x) - x).

On sait que pour tout polynôme f, f(U) - f(V) est divisible par U - V. En prenant U = f(x) et V = x, il vient \begin{cases}f(x) - x \mid f(f(x)) - f(x) \\ f(x) - x \mid f(x) - x \end{cases} donc f(x) - x \mid f(f(x)) - x

On pose g(x) = \dfrac{f(f(x)) - x}{f(x) - x} et comme deg(f(f(x)) - x) = d^2 et deg(f(x) - x) = d, on a deg(g) = d^2 - d = 9 - 3 = 6

On suppose que (x, y) soit solution réelle avec x \neq y. Alors y = f(x), \quad x = f(y) = f(f(x)).

Donc f(f(x)) - x = 0 mais comme x \neq y = f(x), on a f(x) - x \neq 0 du coup g(x) = 0 càd g possède une racine réelle.

Dans l'autre sens, supposons que u \in \R soit une racine réelle de g. Alors f(f(u)) - u = 0 et f(u) - u \neq 0 (g est le quotient par f(x) - x).

En posant y = f(x),  \quad x = f(f(u)) = f(y) donc (x, y) est solution du système, et comme f(u) \neq u, cette solution est hors diagonale.

Donc le système admet des solutions réelles hors diagonale si et seulement si g a des racines réelles.

\star Pour les solutions diagonales :

On calcule f(x) - x = x^3 - x^2 - x = x(x^2 - x - 1).

Les racines réelles sont : x = 0, \quad x = \dfrac{1 - \sqrt{5}}{2}, \quad x = \dfrac{1 + \sqrt{5}}{2}.

Soit (0, 0) \quad ; \quad \left(\dfrac{1 - \sqrt{5}}{2},  \dfrac{1 - \sqrt{5}}{2}\right) \quad ; \quad \left(\dfrac{1 + \sqrt{5}}{2},  \dfrac{1 + \sqrt{5}}{2}\right)

\star Pour les solutions hors diagonales :

On calcule g :

On a f(f(x)) - x = x^9 - 3x^8 + 3x^7 - 2x^6 + 2x^5 - x^4 - x et f(x) - x = x^3 - x^2 - x.

Donc f(f(x)) - x = x(x^2 - x - 1)(x^6 - 2x^5 + 2x^4 - 2x^3 + 2x^2 - x + 1).

Ainsi

\begin{aligned} 
 \\ g(x) &= x^6 - 2x^5 + 2x^4 - 2x^3 + 2x^2 - x + 1 \\
 \\ &= (x^4 + x^2)(x - 1)^2 + (x^2 - x + 1)
 \\ \end{aligned}

Or x^2 - x + 1 = \left(x - \dfrac12\right)^2 + \dfrac{3}{4} > 0 pour tout x \in \R.

Donc g(x) > 0 \quad \forall x \in \R.

g n'a donc aucune racine réelle càd aucune solution réelle hors diagonale.

\boxed{\mathcal{S} = \left\{(0, 0) \quad ; \quad \left(\dfrac{1 - \sqrt{5}}{2},  \dfrac{1 - \sqrt{5}}{2}\right) \quad ; \quad \left(\dfrac{1 + \sqrt{5}}{2},  \dfrac{1 + \sqrt{5}}{2}\right)\right\} }

Posté par
dpi
re : Un système de deux équations 12-03-26 à 08:29

Quand je disais qu'il y avait du

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Un système de deux équations 12-03-26 à 18:27

@matheux14 et dpi,
Aviez-vous lu jusqu'au bout le message de candide2 le 03-03-2026 à 18h39 ?

Posté par
Imod
re : Un système de deux équations 12-03-26 à 19:13

Bonjour

Quelque part on revient toujours au même problème : un message caché n'est pas forcément lu . Quand on relance un vieux sujet , il n'y a aucune raison de cacher les solutions sauf si elles devaient envahir la page  . On abuse du blankage et on fabrique artificiellement des fils qui n'en finissent plus  .

Imod

Posté par
matheux14
re : Un système de deux équations 12-03-26 à 20:18

Sylvieg @ 12-03-2026 à 18:27

@matheux14 et dpi,
Aviez-vous lu jusqu'au bout le message de candide2 le 03-03-2026 à 18h39 ?


Je viens juste de le voir, mais c'est surtout l'approche de GBZM que je suivais. Mais je me rends compte qu'on a la même chose au final.



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