Représentation canonique d'un entier
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
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
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.