Les nombres
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Les nombres premiers
Un nombre premier admet pour seuls diviseurs 1 et lui-même.
2 3 5 7 11 13 17 19 23 29 31 37 41 43 47 53 59 61 67 71 73 79 83 89 97 101 103 107 109 113 127 131 137 139 149 151 157 163 167 173 179 181 191 193 197 199 ...
Générer la liste des nombres premiers entre deux entiers.
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Décomposition en facteurs premiers
Tout nombre qui n'est pas un nombre premier se décompose en un produit de nombres premiers.
Exemple : 4 922 501 = 19 x 41 x 71 x 89
Exemple : 563 145 687 158 431 777 = 29 x 109 x 113 x 2617 x 602440417
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Primorielle d'un entier
La primorielle (notée #) d'un entier n est le produit de tous les nombres premiers inférieurs ou égaux à n.
Voici les dix premiers (pour n premier):
- 2# = 2
- 3# = 6 = 2 x 3
- 5# = 30 = 2 x 3 x 5
- 7# = 210 = 2 x 3 x 5 x 7
- 11# = 2310 = 2 x 3 x 5 x 7 x 11
- 13# = 30030 = 2 x 3 x 5 x 7 x 11 x 13
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Le nombre d'or
(1+√5) / 2 = 1,6180339887...
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Le nombre Pi
π = 3,1415926535897932384626433832795...
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Le nombre e
e = 2.7182818284...
e est la limite de (1 + 1/n)n quand n tend vers l'infini.
C'est la base des logarithmes népériens : y = ln(x) signifie ey =x (on a donc ln(e) = 1)
on démontre que ex = 1 + x + x2/2! + x3/3! ...
ce qui donne : e = 2 + 1/2! + 1/3! + 1/4! ...
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Les nombres de Mersenne
Un nombre de Mersenne est de la forme 2n - 1 où n est un entier naturel.
Remarque : Un nombre de Mersenne s'écrit avec n 1 en base 2. Il porte le nom de répunit.Une condition nécessaire (mais non suffisante !) pour qu'un nombre de Mersenne soit premier est que l'exposant n soit lui même premier.
Valeurs de n pour lesquelles le nombre de Mersenne est premier : 2, 3, 5, 7, 13, 17, 19, 31, 61, 89, 107 ,127, 521, 607 ...Au 1 janvier 2020, on connait 51 nombres premiers de Mersenne. Pour suivre les dernières découvertes : www.mersenne.org
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Les nombres parfaits
Un nombre parfait est égal à la somme de ces diviseurs (sauf lui-même bien sûr).
Voici les quatre premiers :
- 6 = 1 + 2 + 3
- 28 = 1 + 2 + 4 + 7 + 14
- 496 = 1 + 2 + 4 + 8 + 16 + 31 + 62 + 124 + 248
- 8128 = 1 + 2 + 4 + 8 + 16 + 32 + 64 + 127 + 254 + 508 + 1016 + 2032 + 4064
Euclide a démontré qu'un nombre premier de la forme 2n-1 engendre un nombre parfait avec la formule suivante : 2(n-1) x (2n - 1)!
Exemple avec n= 5 : 24 x (25 -1) = 16 x (32-1) = 496Les huit premiers nombres parfaits : 6 , 28 , 496 , 8.128 , 33.550.336 , 8.589.869.056, 137.438.691.328, 2.305.843.008.139.952.128
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Nombre en base n
Conversion d'un nombre décimal en base n.
Conversion d'un nombre écrit en base n en nombre décimal
Les formules
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Somme des n premiers entiers
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Somme des n premiers carrés
S = n * (n+1) * (2*n+1) / 6
Exemple avec n = 5
12+22+32+42+52 = 1 + 4 + 9 + 16 + 25 = (5 * 6 *11) / 6 = 55
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Somme des n premiers cubes
S = (n *(n+1) / 2)2
Exemple avec n=4
13+ 33+ 33 + 43 = 1 + 8 + 27 + 64 = ( 4 * 5 / 2)2 = 100
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Le PGCD : le plus grand commun diviseur
Pour obtenir le PGCD de plusieurs nombres, il faut faire la décomposition en facteurs premiers de chaque nombre puis faire le produit de tous les facteurs premiers communs à ces nombres avec leur plus petit exposant.
Premier nombre décomposé 792 = 23 x 32 x 11 Deuxième nombre décomposé 624 = 24 x 3 x 13
Le PGCD de 792 et 624 est donc : 24 = 23 x 3
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Le PPCM : le plus petit commun multiple
Pour obtenir le PPCM de plusieurs nombres, il faut faire la décomposition en facteurs premiers de chaque nombre puis faire le produit de tous les facteurs premiers apparus dans les décompositions, chacun n'étant pris qu'une fois avec son plus grand exposant.
Premier nombre décomposé 792 = 23 x 32 x 11 Deuxième nombre décomposé 624 = 24 x 3 x 13
Le PPCM de 792 et 624 est donc : 20 592 = 24 x 32 x 11 x 13
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Dénombrement
C'est le nombre de sous-ensembles possible d'un ensemble : 2n
Exemple avec 3 éléments {a,b,c}
8 sous-ensembles : {}, {a}, {b}, {c}, {a,b}, {a,c}, {b,c}, {a,b,c} = 2^3
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Factorielle
C'est le nombre de permutations possible d'un ensemble n! = 1 x 2 x 3...(n-1) x n
0! = 1
1! = 1
2! = 2
3! = 6
4! = 24
5! = 120
6! = 720
7! = 5 040
8! = 40 320
9! = 362 880
10! = 3 628 800Exemple avec l'ensemble {a,b,c}
Toutes les permutations possibles : {a,b,c}, {a,c,b}, {b,a,c}, {b,c,a}, {c,a,b}, {c,b,a} = 6 = 3!
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Arrangement de p éléments parmi n
A(p,n) = n! / (n-p)!
C'est le nombre de permutations ordonnées possibles de p éléments parmi n
Exemple avec {a,b,c}
A(2,3) = 6 arrangemets possibles : {a,b}, {b,a}, {a,c}, {c,a}, {b,c}, {c,b}
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Combinaison de p éléments parmi n
C(p,n) = n! / (n-p)! * p!
C'est le nombre de permutations sans ordre possibles de p éléments parmi n
Exemple avec {a,b,c}
C(2,3) = 3 combinaisons : {a,b}, {a,c}, {b,c}
Propriétés et curiosités
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Une somme de nombres impairs consécutifs est égal à un carré
Exemple : 1 + 3 = 4 = 22
1 + 3 + 5 = 9 = 32
1 + 3 + 5 + 7 = 16 = 42
1 + 3 + 5 + 7 + 9 = 25 = 52
1 + 3 + 5 + 7 + 9 + 11 = 36 = 62
1 + 3 + 5 + 7 + 9 + 11 + 13 = 49 = 72
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Addition surprenante
1 + 2 = 3
4 + 5 + 6 = 7 + 8
9 + 10 + 11 + 12 = 13 + 14 + 15
16 + 17 + 18 + 19 + 20 = 21 + 22 + 23 + 24
...etcRemarque : chaque ligne commence par les carrés des nombres entiers : 1, 4, 9, 16..
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Divisibilité
Un nombre est divisible par :
2 s'il se termine par 0, 2, 4, 6 ou 8
3 si la somme de ces chiffres aboutit à 3, 6 ou 9
4 si ces deux derniers chiffres sont 00 ou sont divisibles par 4
5 s'il se termine par 0 ou 5
6 s'il est divisible par 2 et 3
7 rien de simple, faite la division !
8 si ces trois derniers chiffres sont 000 ou sont divisibles par 8
9 si la somme de ces chiffres aboutit à 9
Casse-tête et jeux mathématiques
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Le carré magique
Un carré est magique lorsque la somme de chaque ligne, chaque colonne et des deux diagonales est égal à une constante.
Dans le carré suivant d'ordre 3, chaque somme de ligne, colonne, diagonale vaut 15
- - - 4 9 2 3 5 7 8 1 6 Dans le carré suivant d'ordre 4, chaque somme de ligne, colonne, diagonale vaut 34
- - - 4 14 15 9 7 6 5 11 10 16 2 3
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Suites logiques
0, 10, 1110, 3110, 132110 ?help13123110 : nombres de chiffre du précédent : 1 trois 1 deux 3 un...
4, 2, 4, 5, 6, 4, 3, 4, 4 ?help4 : nombre de lettres de zéro,un,deux,trois...
1, 1, 2, 3, 5, 8, 13 ?help21 : suite de Fibonacci : somme des deux précédents
2, 3, 3, 5, 10, 13, 39, 43, 172, 177 ?help885 : séquence +1,x1,+2,x2,+3,x3...
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Casse-tête arithmétique
1) Faire 21 avec les chiffres 1, 5, 6, 7 et + - * / help 6 / (1- 5/7) = 21
2) En ajoutant les opérations que vous voulez, faites toujours 6
0 0 0 = 6 help (0! + 0! + 0!) ! car 0! = 1
1 1 1 = 6 help (1 + 1 + 1)!
2 2 2 = 6 -> Exemple 2 + 2 + 2 = 6
3 3 3 = 6 help 3 x 3 - 3
4 4 4 = 6 help √4 + √4 + √4
5 5 5 = 6 help 5 + ( 5 / 5 )
6 6 6 = 6 help 6 + 6 - 6
7 7 7 = 6 help 7 - ( 7 / 7 )
8 8 8 = 6 help √8 + √8 + √8 où ici √ est la racine cubique
9 9 9 = 6 help (√9)! + 9 - 9
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Le compte est bon
D'après le légendaire jeu télévisé : Des chiffres et des lettres
La contrainte ici est d'utiliser tous les chiffres. (il existe souvent de nombreuses solutions)861 avec 3 4 4 5 10 7 -> Exemple ((3 x 10 x 7) + 4) x 4 + 5
556 avec 3 4 8 25 6 3 help (((3 + 8) x 25 ) + 3 ) x ( 6 - 4 )
287 avec 8 10 4 3 8 5 help ((8 x 10) + 5) x 3 + (4 x 8)
261 avec 25 4 3 7 25 3 help ((7 x 25) - ((25 -3) x 4)) x 3
707 avec 6 9 3 25 9 10 help ((6 x 9) - 10) x (25 - 9) + 3
598 avec 6 8 9 9 7 1 help ((9 x 9)-1)x8 - (6 x 7)
Liens
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Librairies javascript pour les maths
bignumber.js : a JavaScript library for arbitrary-precision decimal and non-decimal arithmetic.
number.js : numbers.js
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Liens
www.alpertron.com.ar/ECM.HTM : factorisation en nombres premiers
Les sites suivants constituent déjà une véritable encyclopédie !
http://www.chronomath.com/ : chronologie des mathématiques, passionnant !
http://perso.wanadoo.fr/yoda.guillaume/index.htm : l'almanach des nombres, très complet
http://www.recreomath.qc.ca/index.htm : base de jeux et récréation mathématiques
http://www.maths-rometus.org/ : Maths et histoire, Maths au collège, Maths et nombres, Maths et mots, Maths et liens par Jean-Luc Romethttp://carredas.free.fr/ : récréation mathématiques, énigmes et problèmes
http://trucsmaths.free.fr/ : des trucs et des maths (pi, nombre d'or, rubik's cube...)
research.att.com/~njas/sequences : L'Encyclopédie Électronique des Suites Entières
http://www.theory.csc.uvic.ca/~cos/root.html : The (Combinatorial) Object ServerEn anglais mais indispensable !
http://mathworld.wolfram.com : Mathworld, le site créé par Eric Weisstein.
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