III. Nombres premiers dans N
III.1. Définition
d´
efinition 4. On appelle nombre premier tout entier naturel supérieur à 2qui n’admet comme diviseur dans Nque 1
et lui-même.
Vocabulaire de nombre irréductible dans Z.
Rem : pour prouver que nest premier, il suffit de chercher des diviseurs ≤√n.
III.2. Deux résultats importants
Th´
eor`
eme 7. Tout entier naturel supérieur à 2admet (au moins) un diviseur premier.
pv par récurrence forte ou en considérant le plus petit diviseur supérieur à 2 de n.
Proposition 8. Il existe une infinité de nombres premiers.
pv : On considère P={x1,··· , xn}et y= n
Y
k=0
xk!+ 1. y≥2 n’admet aucun diviseur premier : contradiction.
III.3. Décomposition
Th´
eor`
eme 9 (admis).Il existe une décomposition de tout entier naturel supérieur à 2en produit de nombres premiers,
décomposition unique à l’ordre près.
Notation n=Yqkavec des nombres premiers pas tous distincts, ou n=Ypνk
kavec des nombres premiers tous
distincts. Notion de valuation νk
Exercice : Soient aet bentiers supérieurs à 2. a|bssi ∀k, νk(a)≤νk(b).
III.4. Crible d’Eratosthène (programmation Python)
– On écrit l’ensemble de tous les entiers (supérieurs à 2) ;
– le premier élément (2) est premier : on le retire, ainsi que ses multiples ;
– le premier élément (3) est premier : on le retire, ainsi que ses multiples ;
– le premier élément (5) est premier : on le retire, ainsi que ses multiples . . .
pv : à chaque étape, on a retiré les multiples des entiers inférieurs. Ne restent donc que les entiers qui n’ont aucun
diviseur autre que 1 et lui-même.
IV. PGCD et PPCM dans N
IV.1. Définitions
d´
efinition 5. Soient aet bdeux entiers naturels non-nuls. On appelle pgcd(a, b), noté aussi a∧b, leur plus grand
commun diviseur (dans N).
On appelle ppcm(a, b), noté aussi a∨b, leur plus petit commun multiple (dans N).
Soit aentier naturel non-nul : on définit (cas particulier) pgcd(a, 0) = a.
On définit pgcd(0,0) = 0.
Cette définition appelle en fait une preuve : partie non vide dans N, partie non vide majorée dans N.
Remarque : on dit que aet bsont premiers entre eux lorsque pgcd(a, b) = 1.
Représentant irréductible d’un rationnel.
Exercices :
1. Soit ppremier. On a p|aou p∧a= 1.
2. Si pet qsont premiers distincts, alors p∧q= 1.
3. Tout diviseur de aet bdivise pgcd(a, b).
IV.2. Une application
Th´
eor`
eme 10. √2est irrationnel.
2