Soient les deux données suivantes :
a + b + c + d = 20
ab + ac + ad + bc + bd + cd = 150
Partons de la première :
a + b + c + d = 20
=> (a + b + c + d)² = 400 (élévation au carré)
a² + b² + c² + d² + 2ab + 2ac + 2ad + 2bc + 2bd + 2cd = 400 (identité remarquable effectuée)
a² + b² + c² + d² + 2(ab + ac + ad + bc + bd + cd) = 400 (2 mise en évidence sauf pour les quatre carrés)
a² + b² + c² + d² + 2(150) = 400 (substitution à l'aide de la deuxième donnée)
a² + b² + c² + d² + 300 = 400 (calcul numérique)
a² + b² + c² + d² = 100 (- 300 des deux côtés du égal)
Nous devons donc trouver quatre nombres :
- dont la somme est 20,
- dont la somme des carrés est 100.
Si tous ces nombres étaient égaux, nous aurions :
4a = 20
4a² = 100
La solution unique à chacune de ces deux équations serait unique et commune : 5.
Essayons de prouver que le seul 4-uplet (a;b;c;d) valable est (5;5;5;5), procédons ainsi :
Nos quatre nombres peuvent être : (avec m, n et p
5 + m
5 + n
5 + p
5 - m - n - p
de telle manière que leur somme reste égale à 20.
Si nous effectuons la somme de leurs carrés - je vous passe tout le calcul littéral - nous obtenons :
= 150 - m² - n² - p² - mn - mp - np
Et après ?
