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 #1 - 13-06-2025 01:34:19

scarta
Elite de Prise2Tete
Enigmes résolues : 49
Messages : 1984

Des triangles et des carés - partie 2

Hello hello 👋

Voici la suite du précédent big_smile

Cette fois, je m'intéresse aux triangles rectangles isocèles à côtés entiers.
Je vous vois venir : "mais ça existe pas euh !!!" et oui c'est vrai. Donc je précise : quand je dessine un tel triangle sur mon ordinateur, c'est plein de petits pixels carrés, comme ça quoi :

Code:

*
**
***
****
*****

Et ça fait au final un triangle isocèle (deux côtés égaux de longueur 5), rectangle (puisqu'avec un angle droit), et dont l'aire peut être définie comme "le nombre de pixels allumés" (ici, 15).

L'énoncé est le même, dans cet autre cas : est-il possible, pour un tel "triangle", d'avoir pour "aire" un carré parfait ?

Si oui, lister ces triangles (ou une formule pour les trouver). Si non, en donner la preuve.

Bon courage :-)

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 #2 - 13-06-2025 11:42:06

nodgim
Elite de Prise2Tete
Enigmes résolues : 0
Messages : 3834

Des triangles et des carrrés - partie 2

Salut Scarta,

Le double de l'aire d'un triangle isocèle rectangle à coté (à l'angle droit) entier est un carré. Et racine de a²/2 c'est pas autre chose que a/V2, qui n'est pas rationnel, et à fortiori pas entier.

 #3 - 13-06-2025 16:09:15

aunryz
Elite de Prise2Tete
Enigmes résolues : 17
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Lieu: Nicastro / Tronville

des triangles et des carrés - pattie 2

(surement quelques bourdes comme d'hab.)

Si j'ai bien compris l'énoncé
cela revient à chercher pour quelle valeur de n la somme des entiers de 1 à n est un carré.
*
**
***
****
*****
******
*******
********

ça fonctionne pour n = 8

Donc oui c'est possible

Deux solutions triviales 0 et 1 (deux premiers termes de la série)
la valeur suivante 8 est donnée par la formule

a(n+1) = 6*a(n) - a(n-1) + 2, avec a(0) = 0, a(1) = 1.

ainsi on obtient :
0, 1, 8, 49, 288, 1681, 9800, 57121, 332928 , 1940449, 11309768, 65918161, 384199200, 2239277041, 13051463048, 76069501249, 443365544448, 2584123765441, 15061377048200, 87784138523761, 511643454094368, 2982076586042449, 17380816062160328, 101302819786919521

valeurs de la suite OEIS (Celle-là n'est pas à moi (sourire)²)
A001108 : https://oeis.org/A001108


Lélio Lacaille - Du fagot des Nombreux

 #4 - 13-06-2025 17:43:35

gwen27
Elite de Prise2Tete
Enigmes résolues : 49
Messages : 6,092E+3

Des triangles et des carrés - aprtie 2

C'est possible pour 1 (trivial), 8 (36), 49 (35^2), 288 (204^2)...
https://oeis.org/A001108

 #5 - 14-06-2025 14:04:53

Spirou
Expert de Prise2Tete
Enigmes résolues : 49
Messages : 500

Des triangles et des carrés - parie 2

On chercher des entiers n et k tels que
[latex]n(n+1) = 2k^2[/latex].

Considérons le cas où n est pair, et écrivons le comme n = 2l. Nous avons alors
[latex]l(2l+1) = k^2[/latex].
l et (2l+1) sont premiers entre eux, et leur produit est un carré, ce sont donc des carrés. Ecrivons ainsi
                                                     [latex]l = a^2[/latex], et
                                                     [latex]2l + 1 = b^2[/latex].
On est amené à résoudre l'équation de Pell-Fermat suivante :

[latex]b^2 - 2a^2 = 1[/latex].

Nous avons une solution minimale avec b=3, a=2, et nous pouvons générer toutes les solutions à partir de celle-ci. Si (a, b) est une solution de l'équation, alors n = 2a^2 est une solution du problème posé. (Par exemple, n=2*2^2 = 8 convient).

Intéressons nous désormais au cas où n est impair, et écrivons n=2l-1. Nous obtenons:
[latex](2l-1)l = k^2[/latex].
Il existe alors des entiers a et b tels que
                                                      [latex]l=a^2[/latex], et
                                                      [latex]2l-1 = b^2[/latex].
L'équation de Pell-Fermat est alors:
[latex]b^2-2a^2=-1[/latex].
La solution minimale est a=1, b=1, et pour chaque solution engendrée, nous avons n=2a^2-1 comme solution au problème posé. (Par exemple, n=2*5^2-1 = 49 convient).

Si on applique les formules connues, les solutions prennent la forme suivante:

                                    [latex]n = 2\Big(\frac{(1+\sqrt{2})^m-(1+\sqrt{2})^m}{2\sqrt{2}}\Big)^2-\delta_{m, \text{impair}}[/latex].

(Pour les solutions de Pell-Fermat, j'ai copié http://vonbuhren.free.fr/Agregation/Doc … fermat.pdf, donc j'ai peut être un peu triché smile).

 #6 - 14-06-2025 17:42:12

Franky1103
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des triangles et des carrés - paetie 2

Avec N lignes, l' "aire", qui vaut N.(N+1)/2, doit être un carré parfait
Ça arrive (merci OEIS) pour N=a(n)=(-2+(3-2.V2)^n+(3+2.V2)^n)/4
Les premières valeurs sont: 1; 8; 49; 288; 1681; 9800; 57121; 332928
On y apprend aussi que, pour les triplets pythagoriciens (x;x+1;z), ce sont
les valeurs successives de: z-x-1

 #7 - 14-06-2025 22:41:55

scarta
Elite de Prise2Tete
Enigmes résolues : 49
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des triangkes et des carrés - partie 2

Que des bonnes réponses. Mais une seule démonstration pour l’instant …
(Sloane n’est pas une démonstration 😂)

 #8 - 14-06-2025 23:06:39

aunryz
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Enigmes résolues : 17
Messages : 1152
Lieu: Nicastro / Tronville

Des triangls et des carrés - partie 2

Ok pour cette nouvelle exigence

(tu ne demandais que
"Si oui, lister ces triangles (ou une formule pour les trouver)")


http://www.prise2tete.fr/upload/aunryz-JUSTIFICATIONRECURENCE.jpg

En partant des solutions triviales 0 et 1
on obtient toutes les valeurs dont  590436102659356800 pour n = 25


Lélio Lacaille - Du fagot des Nombreux

 #9 - 15-06-2025 20:52:26

gwen27
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Des tringles et des carrés - partie 2

Sloane suffit bien.
Tu propose des problèmes, comme le premier, qui ont mis à mal pas mal de mathématiciens.
Recopier la démonstration est assez inutile, même si on a le mérite de la comprendre.

 #10 - 17-06-2025 15:28:48

scarta
Elite de Prise2Tete
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Des triangles ett des carrés - partie 2

@gwen : je ne crois pas qu’une simple équation diophantienne ait pu mettre à mal autant de mathématiciens que ça… (en tout cas pas depuis Pell)

 #11 - 17-06-2025 18:52:27

LeJeu
Passionné de Prise2Tete
Enigmes résolues : 25
Messages : 85

Des triangles et des carrsé - partie 2

Bonjour Scarta,

j'imagine que tu nous amènes dan un Z(truc) que je n'ai toujours pas bien apréhendé

donc on cause de n(n+1)/2 qui serait un carré

donc n(n+1)/2 = X²
=> n² +n -2X² = 0

donc un delta : racine(1+8X²)
delta que l'on voudrait entier donc 1+8X² =Y²

et toc voila Pell  Y²-8X²=1
on trouve une solution minimale  (Y,X) = (3,1)

cool et Pell nous dit que les solutions sont de  type Yn+Xn.racine(8) = (3+racine(8))^n
( et là , Scarta , j'entrevois, mais je veux bien que tu me détailles, ce que je comprends comme le Z(racine(8))

à la puissance 2 on trouve : 17 +6 racine(8)
donc Y = 17; X=6
et comme n = (-1+racine(delta))/2 = (-1+Y)/2
on trouve donc n=8 ( avec la surface = 8*9/2= 36 = 6²)

au rang 3 on obtient (17 +6 racine(8)*( 3 +racine(8)) = 99 +35 racine(8)
donc Y= 99 ; X=35
et donc n = 49 (avec la surface = 49*50/2 = 1225 = 35²)

et ainsi de suite avec la récurence
Y (n+1) = 3 Y(n) + 8 X(n)
X (n+1) = Y(n) + 3X(n)

 #12 - 18-06-2025 01:15:15

scarta
Elite de Prise2Tete
Enigmes résolues : 49
Messages : 1984

Des triangles et des carrsé - partie 2

Encore une bonne réponse (de LeJeu)

La solution était bien entendu de remarquer que les "aires" sont des nombres triangulaires, de la forme [latex]\frac{n(n+1)}{2}[/latex]

Si un tel nombre est un carré : étant donné que n et n+1 sont premiers entre eux, alors l'un d'eux est un carré, et l'autre est le double d'un carré.

On cherche donc au choix :
[TeX]n=x^2, n+1=2y^2 \implies x^2-2y^2 = -1[/TeX]
ou
[TeX]n=2x^2, n+1=y^2 \implies y^2-2x^2 = 1[/TeX]
Donc, au final, les solutions de l'équation diophantienne suivante
[TeX]X^2-2Y^2 = \pm1[/TeX]
C'est une équation de Pell, on peut la résoudre facilement à partir du moment où on connait une solution de base. Et ici, c'est plutôt facile à trouver : [latex]X=Y=1[/latex] (qui donne -1)

A partir de là, les solutions sont données par les formules suivantes :
[TeX]X_n=\frac{(1+\sqrt{2})^n+(1-\sqrt{2})^n}{2}\\
Y_n=\frac{(1+\sqrt{2})^n-(1-\sqrt{2})^n}{2\sqrt{2}}[/TeX]
Les solutions donnent alternativement -1 (pour n impair) et 1 (pour n pair), et comme indiqué plus haut, on prendra comme solution X^2 quand on obtient -1, et 2Y^2 dans l'autre cas.

 #13 - 22-06-2025 20:50:33

nodgim
Elite de Prise2Tete
Enigmes résolues : 0
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des rriangles et des carrés - partie 2

Je n'avais pas compris le problème de départ...

Sinon, cette suite de fractions donne les solutions :
1/1 ; 3/2 ; 7/5 ; 17/12 ; 41/29 ; 99/70 ; ...

Chaque fraction an/bn s'obtient ainsi : a(n+1) = 2a(n) + a(n-1) et b(n+1) = a(n) + b(n)

Un grand classique.

 

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