"Quel est le plus graand entier positif n tel que
4^27 + 4^1000 + 4^n est le carré d´un entier ?
Une fois cet entier n trouvé, il faaut évidemment une démo que c´est le plus grand...
Bon courrage !"
Aucun intérêt de résoudre l'exercice tel qu'il est posé. Par contre,
"déterminer tous les quadruplets de naturels (x,y,z,u) vérifiant : 4^x + 4^y + 4^z = u² "
est nettement plus intéressant.
Par symétrie des rôles, on peut toujours supposer z >= y >= x.
4^x + 4^y + 4^z = u² <=> (2^2z)(4^(x-z) + 4^(y-z) + 1) = u^2.
Donc 4^(x-z) + 4^(y-z) + 1 est nécessairement un carré. D'après les hypothèses, y-z >= x -z, on est donc ramené à résoudre :
4^k + 4^m + 1 = n^2, avec k <= m.
i) On suppose 2k < m+1 :
- n > 2^m car 1 + 4^x + 4 ^y > 4^y.
- n < 2^m+1 car 1 + 4^k + 4^m < 1 + 2^(m+1) + 4^k
Donc c'est impossible.
ii) On suppose 2k >= m+1 :
Alors, n² = 1 mod (2^m + 1). Donc n-1 ou n+1 = 0 mod (2^m).
Et donc la seule solution possible est pour n = 2^m + 1 car
2^m - 1 est trop petit, 2*2^m-1 est trop grand.
Il nous reste donc à résoudre :
4^k + 4^m + 1 = (2^m + 1) <=> 4^k = 2^(m+1)
Donc m = 2k -1 (*)
On revient à notre équation : 4^(x-z) + 4^(y-z) + 1 = u²
En utilisant (*) on a alors : y-z = 2(x-z) - 1 <=> y = 2x - z - 1. Ainsi, les quadruplets solutions sont donnés par :
(x, y, z, u) = (s, 2s - t - 1, t, 2^(2s-2t-1)) avec s >= (t+1)/2