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Théorème fondamental de l'arithmétique

1801
  • Carl Friedrich Gauss
Salle d'étude avec livres et tableau illustrant le théorème fondamental de l'arithmétique en théorie des nombres.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

L’existence d’une factorisation première est généralement prouvée par forte induction. factorisation Le cas de base est que 2 est premier.

Le théorème fondamental de l'arithmétique, également appelé théorème de factorisation unique, consiste en deux affirmations principales pour tout entier [latex]n > 1[/latex] : premièrement, que [latex]n[/latex] peut être écrit comme un produit de nombres premiers (la partie existence), et deuxièmement, que ce produit est unique, indépendamment de l'ordre des facteurs (la partie unicité).

La partie relative à l'unicité est plus subtile et repose essentiellement sur le lemme d'Euclide, qui stipule que si un nombre premier [latex]p[/latex] divise un produit [latex]ab[/latex], alors [latex]p[/latex] doit diviser soit [latex]a[/latex], soit [latex]b[/latex]. Pour prouver l'unicité, supposons qu'un entier [latex]n[/latex] ait deux factorisations premières différentes : [latex]n = p_1 p_2 cdots p_k = q_1 q_2 cdots q_m[/latex]. Le nombre premier [latex]p_1[/latex] divise le côté gauche, il doit donc diviser le côté droit. D'après le lemme d'Euclide, [latex]p_1[/latex] doit diviser l'un des [latex]q_j[/latex]. Comme tous les [latex]q_j[/latex] sont premiers, [latex]p_1[/latex] doit être égal à un certain [latex]q_j[/latex]. Nous pouvons alors annuler ces termes des deux côtés et répéter le processus, pour finalement montrer que les deux factorisations doivent être identiques. Bien que les éléments de ce théorème apparaissent dans les *Éléments* d'Euclide (vers 300 avant J.-C.), Carl Friedrich Gauss en a fourni la première formulation claire et la première preuve rigoureuse dans son ouvrage *Disquisitiones Arithmeticae* de 1801, consolidant ainsi son rôle fondamental dans la théorie des nombres.

UNESCO Nomenclature: 1101
– Mathématiques pures

Taper

Système abstrait

Perturbation

Fondamentaux

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • La preuve d'Euclide de l'infinité des nombres premiers
  • Lemme d'Euclide
  • Le concept de nombres premiers et de divisibilité dans les mathématiques grecques antiques
  • Développement de l'induction mathématique comme technique de preuve

Applications

  • cryptographie (par exemple, algorithme RSA)
  • algorithmes pour trouver le plus grand diviseur commun (PGCD)
  • résolution d'équations diophantiennes
  • développement de l'algèbre abstraite
  • algorithmes informatiques pour la factorisation d'entiers

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

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Related to: fundamental theorem of arithmetic, prime factorization, unique factorization, number theory, integer, prime number, Euclid, Gauss, canonical representation, multiplicative structure.

Contexte historique

Théorème fondamental de l'arithmétique

1585
1779
1799
1801
1850
1875
1897
-550
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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