Arithmétique dans Z

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Posted by: pouik

Bonsoir,
Je viens de commencer l'arithmétique (et je n'en ai pas fais en TS : j'étais en physique) et je n'arriva à rien avec cet exo. Donc si vous pouviez m'aider à le résoudre, ce serait formidable. Merci d'avance pour votre aide.

1. Valuation p-adique de n ! Soient n \in N^*, et p \in P. On se propose de déterminer la puissance de p figurant dans la décomposition en facteurs premiers de n!.
On note q_n le plus grand entier k tel que p^k \le n.

(a) Montrer que pour tout k \in [1;q_n], le nombre de multiples (au sens large) de p^k inférieurs ou égaux à n est E(\frac{n}{p^k}).

(b) Calculer, selon la valeur de k \in [1;q_n], le nombre de multiples de p^k exactement inférieurs ou égaux à n.

(c) Ecrire alors la valeur de la puissance de p recherchée faisant intervenir une somme, puis après simplification, en déduire que cette puissance est :
 E(\frac{n}{p}) + E(\frac{n}{p^2}) + ... + E(\frac{n}{p^{q_n}})



Posted by: fahr451

un multiple de p^k s écrit sp^k avec s entier on veut

0<sp^k=<n donc 1=<s=<n/p^k
donc s étant entier s compris entre 1 et E(n/p^k) ce qui fait exactement
E(n/p^k) valeurs pour s



Posted by: pouik

okay pour la 1, je comprends bien !

Par contre pour la 2, je ne vois pas comment m'y prendre.



Posted by: fahr451

un multiple exactement de p^k est un multiple de p^k qui n'est pas multiple de p^(k+1)

on compte les multiples de p^k et on retranche le nombre de multiples de
p^(k+1) à savoir E(n/p^k) -E(n/p^(k+1))



Posted by: pouik

Bonjour, Je ne comprends pas bien :

[B]
Citation:
un multiple exactement de p^k est un multiple de p^k qui n'est pas multiple de p^(k+1)




Posted by: fahr451

plus précisément pour un nombre x, la puissance de p ( p premier fixé) ds la décomposition de x est k ssi p^k divise x et p^(k+1) ne divise pas x



Posted by: pouik

ah d'accord, parce qu'on l'avait pas vu en Cours (PS : C'est bien du programme de Sup ?).

Enfin, pour la dernière je vois bien qu'il faut faire varier k (avant il était fixe), mais le problème c'est que je ne vois pas exactement comment !



Posted by: pouik

Un petite AIDE s'il vous plair pour la 3



Posted by: fahr451

on fait la somme de tous les exposants de p présents dans n!

il y a E(n/p) -E(n/p^2) nbres qui ont 1 comme puissance de p
il y a E(n/p^2) -E(n/p^3) nbrs qui 2 ..........

il y a E(n/p^k) E(n/p^(k+1) nbrs qui ont k ....... ( k fixé )

d'où un exposant total ds n! égal à

1[(E(n/p)-E(n/p^2) ] + 2 (E(n/p^2)-E(n/p^3)] +...+q(n)E(n/p^(q(n))

égal à


E(n/p)+E(n/p^2) +... +E(n/p^(q(n))par simplification



Posted by: pouik

je comprends pour la 3 .

Toutefois, il me reste deux questions sur cet exercice que je pensais être en mesure de résoudre avec les réponses aux questions mais en fait ce n'est pas le cas ! Donc je me permets de vous demander de l'aide.

- Montrer qu'il suffit de connaître les puissances de 2 et de 5 figurant dans la décomposition de 2007! en facteurs premiers pour trouver le nombre de chiffre 0 figurant à la fin de l'écriture du nombre 2007! (Mieu : il suffit de connaître seulement la puissance de 5, pourquoi ?)
- Résoudre entièrement le problème.

Merci d'avance pour votre aide : je ne vois absolument pas comment faire



Posted by: abcd22

Bonsoir !
Citation:
Posté par pouik
- Montrer qu'il suffit de connaître les puissances de 2 et de 5 figurant dans la décomposition de 2007! en facteurs premiers pour trouver le nombre de chiffre 0 figurant à la fin de l'écriture du nombre 2007! (Mieu : il suffit de connaître seulement la puissance de 5, pourquoi ?)

Si on appelle n le nombre de 0 figurant à la fin de 2007!, cela signifie que 2007! = A \times 10^n = A \times 2^n \times 5^n, où A est un entier naturel qui n'est pas divisible par 10, donc non divisible par 2 ou non divisible par 5...

Citation:
- Résoudre entièrement le problème.

Si tu trouves la question précédente il n'y a plus qu'à faire le calcul en utilisant le 3).



Posted by: pouik

Bonsoir,
Merci pour vos indiocations mais ça ne m'aide guère plus. je dois avouer que j'ai beaucoup de mal sur ce chapitre que je n'ai pas étudié l'an dernier.



Posted by: abcd22

Dire que A n'est pas divisible par 2 ou par 5 ça signifie que :
- soit tous les 2 sont dans le 2^n donc n est l'exposant de 2 dans la décomposition en facteurs premiers de 2007!, et comme 5^n divise 2007! on sait aussi que l'exposant de 5 dans la décomposition en facteurs premiers de 2007! est supérieur ou égal à n
- soit n est l'exposant de 5 dans la décomposition en facteurs premiers de 2007!, et l'exposant de 2 dans la décomposition en facteurs premiers de 2007! est supérieur ou égal à n.
On peut donc en déduire n en fonction des exposants de 2 et 5 dans la décomposition de 2007! en facteurs premiers...



Posted by: fahr451

en fait l exposant de 2 est supérieur à celui de 5 donc il suffit de connaitre celui de 5.



Posted by: aviateurpilot

Citation:
Posté par pouik
- Montrer qu'il suffit de connaître les puissances de 2 et de 5 figurant dans la décomposition de 2007! en facteurs premiers pour trouver le nombre de chiffre 0 figurant à la fin de l'écriture du nombre 2007! (Mieu : il suffit de connaître seulement la puissance de 5, pourquoi ?)


si 2007!=2^a.5^b.n tel que 5\not| n et 2\not|n. donc a&gt;b car le nombre de multiples de 5 et plus petit que le nombre de multiples de 2 entre 1 et 2007.
donc 2007!=10^b.2^{a-b}n
puique 5\not| n donc 5\not |2^{a-b}n
c-a-dire que la fin de l'écriture du nombre 2^{a-b}n est differente de 0,
donc 2007! contient b ""0"",c'est la puisance de 5 dans la decomposition en facteurs premiers de 2007!



Posted by: pouik

Bonjour, et merci à tous pour vos réposnes,
Cependant je ne comprends pas pourquoi :
Citation:
donc 2007! contient b ""0"",c'est la puisance de 5 dans la decomposition en facteurs premiers de 2007!




Posted by: pouik

PS : pour aviateurpilot,
J'ai un exo sur la fonction indicatrice d4euler (c'est de l'arithmétique comme vous aimez) que je n'arrive pas à résoudre entièrement.
Donc si vous êtes preneur, ça m'arrangerais énormément.



Posted by: pouik

De grâce, quelqu'un pourrait-il m'expliquer ce que signifie, car je ne comprends toujours pas.
Citation:
Posté par pouik
donc 2007! contient b ""0"",c'est la puisance de 5 dans la decomposition en facteurs premiers de 2007!


Merci d'avance



Posted by: fahr451

pour faire un zéro il faut un 2 et un 5 ok ?

si ds la décomposition de 2007! il y a 6 fois le nbre 2 et 3 fois le nbre 5 il y aura 3 zéros oui ou non ?



Posted by: pouik

oui car : 2^6 \times 5^3 = 2^3.(2^3 \times 5^3) = 2^3.10^3



Posted by: fahr451

bon ben voila c 'est fini

il suffit d econnaitre la puissance de 2 disons a et la puissance de 5 disons b

ds la décomposition de 2007!

le nbre de 0 sera minimum (a,b) qui en fait vaut toujours b .



Posted by: pouik

okay, mais pour
Citation:
Résoudre entièrement le problème,
on fait comment ??



Posted by: pouik

Sauriez-vous ce que signifie : Résoudre entièrement le problème ?

-> Car je ne vois pas du tout de quoi il retourne !



Posted by: fahr451

résoudre le pb c 'est donner le nombre exact de zéros non ?
donc donner la puissance de 5 ds 2007!

qui vaut E(2007/5) +E(2007/25) +E(2007/125) +...

à toi de prendre ton petit boulier pour donner la petite valeur numérique



Posted by: pouik

oui mais dans notre situation, que vaut q_n (i.e. la puissance à laquelle il faut s'arrêter) ?



Posted by: fahr451

E [ln (2007)/ln(5)] suffit d écrire l encadrement vérifié par gn et passer aux ln



Posted by: aviateurpilot

Citation:
Posté par pouik
oui mais dans notre situation, que vaut q_n (i.e. la puissance à laquelle il faut s'arrêter) ?


b=E(2007/5)+E(2007/25)+E(2007/125)+E(2007/625)
il autre termes (\sum_{k=5}^{+\infty}E(2007/5^k)=0) sont tous egal a 0 car pour k\ge 5; 0&lt;2007/5^k\le 2007/5^5&lt;1

Citation:
Posté par pouik
PS : pour aviateurpilot,
J'ai un exo sur la fonction indicatrice d4euler (c'est de l'arithmétique comme vous aimez) que je n'arrive pas à résoudre entièrement.
Donc si vous êtes preneur, ça m'arrangerais énormément.

quel est ce exo?



Posted by: pouik

okay je comprends, merci.

donc le problème est le suivant :

Notations : pour tout entier n supérieur ou égal à 2 :
- \epsilon_n désigne l'ensemble des entiers k \in [ 1;n ] tels que k \wedge n = 1.
- \phi(n) désigne le cardinal de \epsilon_n, c'est-à-dire \phi(n) est le nombre d'entiers compris au sens large entre 1 et n qui sont premiers avec n.

1. Quelques valeurs de \phi... Soit p \in P.
(a) Déterminer \epsilon_p et en déduire \phi(p).
(b) Mêmes questions avec p^{\alpha}, où \alpha \in N^*. On déterminera d'abord les entiers de [ 1;p^{\alpha} ] qui ne sont pas premiers avec p^{\alpha}.

2. Carcatère multiplicatif de \phi. Soient n, m \in [ 2;+\infty ] tels que n \wedge m = 1.
On considère l'application f qui à tout couple (a;b) \in [ 0;m-1] \times [ 0;n-1 ] associe le reste de la division euclidienne de an + bm par mn, situé, dans [ 0;mn - 1].
(a) Montrer que f est injective.
(b) Montrer que f est bijective.
(c) Montrer que f induit une bijection de \epsilon_m \times \epsilon_n sur \epsilon_{mn}, et conclure.

3. Une expression de \phi(n) pour n quelconque... Soit n \in [2;+\infty] et n = p_1^{\alpha_1} ...p_r^{\alpha_r} sa décomposition en facteurs premiers. Etablir :
\phi(n) = n\left(1 - \frac{1}{p_1}\right) ... \left(1 - \frac{1}{p_r}\right)

Donc moi j'ai réussi à faire le 1. seulement (et en plus je n'arrive pas bien à justifier mes réponses). Merci d'avance pour votre aide.




Posted by: fahr451

a)tp = {1,...,p-1} phi (p ) =p-1

b) un nbre non premier avec p^a est un multiple de p
combien y en a t il ds [1,p^a]?



Posted by: pouik

Je trouve :
\epsilon_{p^{\alpha}}=[1,p^{\alpha}] \setminus \{kp\,/\,1\leq k \leq p^{\alpha-1}\}
\phi_{p^{\alpha}} = p^{\alpha-1}( p - 1)

Mais pour le justifier bien comme il faut je n'y arrive pas trop (ma méthode est plutôt instinctive ! )



Posted by: fahr451

tout est là : k peut prendre les valeurs de 1 à p^(a-1) donc p^(a-1) valeurs
et il y a p^a -p^(a-1) nbres ds tp^a



Posted by: pouik

oui mais je n'arrive pas à justifier ceci : comment faire pour découper mon raisonnement en plusieurs étapes ?



Posted by: fahr451

hum

0<kp=<p^a ssi 0<k=<p^(a-1) donc 1=<k=<p^(a-1) et p^(a-1) valeurs de k oui ou non ?



Posted by: pouik

oui,
mais déjà la première inégalité : il ne faut pas justifier d'où elle vient ?
sinon le reste je suis d'accord



Posted by: fahr451

hum
ne cherche t on pas les multiples de p compris entre strictement 0 et non strictement p^a ??



Posted by: pouik

si bien sur



Posted by: fahr451

donc la première inégalité n'en est que la traduction



Posted by: pouik

on est donc d'accord pour la question 1.

Cependant pourriez vous m'aider pour la 2. car j'ai essayé des heures durant hier sans résultats.



Posted by: fahr451

on prend (a,b) et (a',b') ayant même image r donc

an+bm = mnq +r et a'n+b'm = mnq'+r

on soustrait membre à membre
et on voit que m divise a-a' or a-a' est compris entre -m et m strictement donc est nul idem avec b-b' et (a,b) = ( a',b') c 'est l injectivité



Posted by: pouik

okay pour cette question :
pour la suivante je pense qu'il faut utiliser ceci mais je ne vois pas vraiment comment !
Si f\,:E\,\rightarrow \,F est injective et si card(E)=card(F) alors f est bijective.



Posted by: fahr451

absolument suffit de donner les cardinaux ...



Posted by: pouik

okay, mais j'ai un peu de mal à associer les cardinaux : ceux qu'on a calculés servent-ils ? si oui auxquels doit-on les associer ?

Ja'voue m'embrouyer un peu...



Posted by: fahr451

f : E=[0,m-1]x[0,n-1] -> F = [0,mn-1] injective

est il dur de donner le cardinal de E et F ?



Posted by: pouik

Card (E) = ((m-1)+1)((n-1)+1)
ie : Card E = mn

Et Card (F) = (mn -1) +1
ie Card (F) = mn



Posted by: fahr451

ben voila parfait



Posted by: pouik

mais pour Carde(E) : je justifie comment la 1ère ligne ? (je balance quand même pas ca comme ca ?)

Sinon pour la question suivante je ne vois cette fois-ci absolument pas comment procéder !



Posted by: fahr451

mais si

la question suivante est plus dure
en partant de a premier avec m et b premier avec n il faut prouver que r est premier avec mn et comme m et n sont premiers entre eux il suffit de prouver que r est premier avec m et avec n

avec m ?

an+bm = mnq + r

soit d un diviseur commun à m et r alors d divise an mais comme comme d est premier avec n on a d divise a et d est commun à m et a donc d = 1
idem avec n .
donc la restriction f * de f est bien définie elle reste injective comme restriction d une injection

reste à prouver que f* est surjective

soit r ds tmn comme f est surjective il existe a et b tels que f(a,b) = r

reste à prouver que nécessairement a est premier avec m et b avec n

(un peu comme je l'ai fait avant)



Posted by: pouik

désolé mais je ne comprends pas bien : ca va un peu trop vite pour moi !



Posted by: fahr451

c'est la question la plus dure en effet

essaye de comprendre et dis moi où ça bloque je décortiquerai.



Posted by: pouik

Je vais essayer de traduire pour vérifier jusqu'où je comprends :
On a : a \wedge m =1 et b \wedge n = 1
Est-ce que ceci vient bien du fait qu'on puisse parler du reste am + bn (déjà là je suis pas sûr du pourquoi !)

Ensuite, il faut montrer que : r \wedge mn = 1 à partir de ce qui précède (Là non plus je ne comprends pas pourquoi il faut faire ceci !)

Citation:
il faut prouver que r est premier avec mn et comme m et n sont premiers entre eux il suffit de prouver que r est premier avec m et avec n :

ceci vient bien du fait que : si a \wedge b = 1 et a \wedge c = 1 alors a \wedge bc = 1
(dans le Cours on aavait juse vu l'mplication : je savais pas qu'il y avait la réciproque)??



Posted by: fahr451

aie pour moi sur un point

si r est premier avec m et n, r est premier avec mn INUTILE que m et n soient premiers entre eux ici .


sinon

le reste de la division existe tjrs que a et b soient premiers avec m et n ou non peu importe
mais on veut que r soit dans tmn lorsque a est dans tm et b dans tn
pour pouvoir considérer la restriction



Posted by: pouik

Citation:
mais on veut que r soit dans tmn lorsque a est dans tm et b dans tn

à quoi correspond t ??

Sinon mes autres questions...



Posted by: fahr451

humhum t n c'est ta propre notation ..ensemble des éléments de {1,...,n} premiers avec n



Posted by: pouik

d'accord pour ça, donc pourriez-vous m'expliquer à partir de là comment procéder pour résoudre la question question.

S'il vous plait



Posted by: pouik

Bonsoir,
A partir de là je ne comprends pas très bien :
Citation:
Posté par fahr451

an+bm = mnq + r

soit d un diviseur commun à m et r alors d divise an mais comme comme d est premier avec n on a d divise a et d est commun à m et a donc d = 1
idem avec n .
donc la restriction f * de f est bien définie elle reste injective comme restriction d une injection

reste à prouver que f* est surjective

soit r ds tmn comme f est surjective il existe a et b tels que f(a,b) = r

reste à prouver que nécessairement a est premier avec m et b avec n

(un peu comme je l'ai fait avant)




Posted by: fahr451

soit donc d diviseur commun de m et r

d divise mnq +r - bm = an oui ou non ?



Posted by: pouik

auh boff boff, je comprends pas trop !



Posted by: pouik

onsoir,
J'ai encore cherché et je ne comprends ce que vous entendez ci-dessous :
Citation:
Posté par fahr451
soit donc d diviseur commun de m et r

d divise mnq +r - bm = an oui ou non ?




Posted by: fahr451

on ecrit que d divise m et r donc

m = m ' d et r = r' d en remplaçant prouve que d divise bien mnq +mb-r



Posted by: pouik

d'accord là je comprends, mais la suite c'est pas trop ça.



Posted by: pouik

Bonsoir,
Dans votre message ne s'agit-il pas plutot en fait de p^k et de n à la place de ce qui est souligné ?

Citation:
Posté par fahr451
on fait la somme de tous les exposants de p présents dans n!

il y a E(n/p) -E(n/p^2) nbres qui ont 1 comme puissance de p
il y a E(n/p^2) -E(n/p^3) nbrs qui 2 ..........

il y a E(n/p^k) E(n/p^(k+1) nbrs qui ont k ....... ( k fixé )

d'où un exposant total ds n! égal à

1[(E(n/p)-E(n/p^2) ] + 2 (E(n/p^2)-E(n/p^3)] +...+q(n)E(n/p^(q(n))

égal à


E(n/p)+E(n/p^2) +... +E(n/p^(q(n))par simplification


Merci d'avance pour votre réponse



Posted by: fahr451

ben non on cherche la puissance de p dans n!



Posted by: pouik

mais je ne vois pas d'où vient ce n!



Posted by: fahr451

je dirais de ton tout premier post et de la question que tu as posée.











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