Un inventaire d’énigmes arithmétiques


Michel Criton

Permettant de représenter visuellement les entiers, les nombres figurés, sont une passerelle formidable entre géométrie et arithmétique. De fait, certaines propriétés de l’un de ces deux domaines peuvent être reformulées dans l’autre, et vice versa ! De nouvelles questions émergent naturellement…

La fascination exercée par les nombres figurés (dont les propriétés sont rappelées dans les encadrés) a donné naissance à de nombreux problèmes arithmétiques. Beaucoup consistent à rechercher les entiers appartenant à deux classes distinctes de nombres figurés. Parmi les questions que l’on peut se poser, la plus séduisante est sans doute la suivante : les solutions sont-elles en nombre fini ou infini ?

Essayons de dresser un catalogue, partiel et partial, de ces problèmes. La diversité des types de nombres figurés permet d’en imaginer quantité d’autres. Avis aux amateurs !

 

Pensez à la récurrence !

Existe-t-il des nombres entiers qui soient à la fois carrés et triangulaires ?

La réponse est positive. Les premières solutions sont 0, 1, 36, 1 225, 41 616, 1 413 721, 48 024 900, 1 631 432 881, 55 420 693 056, 1 882 672 131 025… Elles sont liées par une relation de récurrence : si l’on note (an )n ≥ 0 la suite de ces entiers, on a a0 = 0, a1 = 1, pour n ≥ 2, an = 34 an–1an–2 + 2.

 

Existe-t-il des nombres entiers qui soient à la fois carrés et pentagonaux ?

La réponse est également positive. Les premières solutions sont 1, 9 801, 94 109 401, 903 638 458 801, 8 676 736 387 298 001… Elles sont elles ... Lire la suite