Théorème fondamental de l'arithmétique et décomposition en facteurs premiers
Terminale générale Spé · Option Mathématiques Expertes
À retenir
• Tout entier n 2 s'écrit de façon unique n = p_1^_1 p_k^_k (premiers distincts, exposants 1). • Nombre de diviseurs positifs : (_1 + 1)(_2 + 1) (_k + 1). • PGCD : exposants minimaux ; PPCM : exposants maximaux ; PGCD(a, b) PPCM(a, b) = ab. • n est un carré parfait si et seulement si tous ses exposants sont pairs.
Le cours
1. Théorème fondamental de l'arithmétique Tout entier naturel n 2 se décompose en produit de nombres premiers, et cette décomposition est unique à l'ordre des facteurs près : n = p_1^_1 p_2^_2 p_k^_k où les p_i sont des nombres premiers distincts et les _i des entiers strictement positifs. L'existence vient du fait que le plus petit diviseur d > 1 de n est premier ; l'unicité repose sur le théorème de Gauss. 2. Conséquences • Les diviseurs positifs de n sont les p_1^_1 p_k^_k avec 0 _i _i ; il y en a (_1 + 1)(_2 + 1) (_k + 1). • PGCD(a, b) s'obtient avec les exposants minimaux, PPCM(a, b) avec les exposants maximaux, et PGCD(a, b) PPCM(a, b) = ab pour a, b > 0. • n est un carré parfait si et seulement si tous ses exposants sont pairs. 3. Méthode 1. Diviser par les nombres premiers dans l'ordre croissant, autant de fois que possible. 2. Regrouper les facteurs en puissances : 756 = 2^2 189 = 2^2 3^3 7. 3. Exploiter les exposants : 756 a (2 + 1)(3 + 1)(1 + 1) = 24 diviseurs positifs. 4. Attention Une décomposition n'est valable que si tous les facteurs sont premiers : 12 = 4 3 ou 12 = 2 6 ne sont pas des décompositions en facteurs premiers ; la seule est 12 = 2^2 3.
Dans ce chapitre
- Division euclidienne et soustractions successives de Collège
- Nombres premiers et crible d'Ératosthène élémentaire de Collège
- Décomposition en facteurs premiers et plus grand commun diviseur (PGCD) de Seconde
- Algorithme d'Euclide et calcul du PGCD
- Identité de Bézout et entiers premiers entre eux
- Théorème de Gauss et divisibilité de produits
- Résolution complète des équations diophantiennes
- Petit théorème de Fermat et calculs d'inverses modulo p
- Théorème fondamental de l'arithmétique et décomposition en facteurs premiers
- Infinité des nombres premiers et crible d'Ératosthène
- Introduction au chiffrement asymétrique RSA
- Théorème de Bézout et algorithme d'Euclide étendu
- Théorème de Gauss, équations diophantiennes et Petit théorème de Fermat
- Bilan : Synthèse et méthode sur Arithmétique : Théorèmes de Bézout, Gauss et Nombres premiers