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Représentation canonique d'un entier

1850
Bureau d'un mathématicien du XIXe siècle avec un livre sur la factorisation des nombres premiers et des outils.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

La représentation canonique, ou forme standard, d'un entier positif [latex]n[/latex] est sa factorisation unique en nombres premiers écrite sous forme de produit de puissances de nombres premiers classés par ordre croissant. Pour tout entier [latex]n > 1[/latex], on peut écrire [latex]n = p_1^{a_1} p_2^{a_2} \cdots p_k^{a_k}[/latex], où [latex]p_1 < p_2 < \cdots < p_k[/latex] sont des nombres premiers et les exposants [latex]a_i[/latex] sont des entiers positifs.

Le théorème fondamental de l'arithmétique garantit l'unicité de l'ensemble des facteurs premiers de tout entier. La représentation canonique s'appuie sur ce résultat en ajoutant une convention d'ordre, ce qui rend la représentation elle-même unique, et non seulement l'ensemble des facteurs. Par exemple, le nombre 72 peut être décomposé en 2 × 3 × 2 × 3 × 2. L'ensemble des facteurs premiers est {2, 2, 2, 3, 3}. La représentation canonique regroupe ces facteurs et ordonne les bases premières : 2³ × 3².

Cette forme standardisée est extrêmement utile en théorie des nombres. Par exemple, étant donné les représentations canoniques de deux nombres, `a` et `b`, leur plus grand commun diviseur (PGCD) et leur plus petit commun multiple (PPCM) peuvent être facilement trouvés. Si [latex]a = \prod p_i^{\alpha_i}[/latex] et [latex]b = \prod p_i^{\beta_i}[/latex] (où certains exposants peuvent être nuls afin d'inclure tous les nombres premiers présents dans `a` ou `b`), alors [latex]\text{gcd}(a, b) = \prod p_i^{\min(\alpha_i, \beta_i)}[/latex] et [latex]\text{lcm}(a, b) = \prod p_i^{\max(\alpha_i, \beta_i)}[/latex]. Cela fournit un outil de calcul puissant. De plus, de nombreuses fonctions importantes en théorie des nombres, telles que le nombre de diviseurs `d(n)` ou la somme des diviseurs `σ(n)`, ont des formules simples basées sur les exposants dans la représentation canonique. Par exemple, [latex]d(n) = (a_1+1)(a_2+1)\cdots(a_k+1)[/latex]. Cette forme fournit essentiellement une ‘ empreinte digitale ’ unique pour chaque entier, codant toute sa structure multiplicative.

UNESCO Nomenclature: 1101
– Mathématiques pures

Taper

Système abstrait

Perturbation

Substantiel

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • Le théorème fondamental de l'arithmétique
  • Développement de la notation exponentielle
  • Formalisation de la théorie des nombres en tant que branche distincte des mathématiques

Applications

  • Calcul du plus grand commun diviseur (PGCD) et du plus petit commun multiple (PPCM) de nombres
  • définir des fonctions théoriques numériques telles que la fonction diviseur et la fonction d'Euler
  • simplification des fractions
  • analyser la structure multiplicative des entiers

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

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En rapport avec : représentation canonique, forme standard, factorisation en nombres premiers, théorie des nombres, plus grand commun diviseur, plus petit commun multiple, puissance première, entier, exposant, fonction multiplicative.

Contexte historique

Représentation canonique d'un entier

1779
1799
1801
1850
1875
1897
1950
1750
1790
1800
1844
1874
1893
1900

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

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