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<![if !vml]><![endif]>
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NOMBRES PARFAITS �
Cool SVP! Voir D�butant |
Anglais: Perfect numbers
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Selon la somme par rapport au nombre
<![if !vml]><![endif]>
Rappel, vous pouvez consulter la Page d�butants
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Un petit avant-go�t!
Voici la physionomie d'un nombre parfait*: une puissance k-1 de deux multipli�e par une puissance k de deux moins 1. Si ce deuxi�me facteur (nombre de Mersenne) est premier alors le nombre est parfait. <![if !vml]><![endif]> Notez la ressemblance des facteurs en puissance de deux: le "moins un" est soit dans l'exposant soit en soustraction. * Tous les parfaits pairs sont de cette forme. On ne sait pas s'il existe des nombres parfaits impairs. |
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<![if !vml]><![endif]>
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<![if !vml]><![endif]> |
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n = 10 est divisible par 1, 2 et 5 |
n = 6 est divisible par 1, 2 et 3 |
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Le plateau est divis� n �parts. On prend les parts selon les diviseurs. <![if !vml]><![endif]> |
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La somme des parts est plus petite que 10 parts. C'est un nombre d�ficient. |
La somme des parts est justement 6. C'est un nombre parfait. |
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� D�finition NOMBRE PARFAIT: nombre �gal � la somme de ses diviseurs propres.������� <![if !msEquation]><![if !vml]><![endif]><![endif]>�=� n � �� Exemples
� � noter <![if !supportLists]>��������� <![endif]>On note que la somme des diviseurs (<![if !msEquation]><![if !vml]><![endif]><![endif]>�) inclut le nombre n lui-m�me Alors que la somme des diviseurs propres (<![if !msEquation]><![if !vml]><![endif]><![endif]>�') l'exclut <![if !supportLists]>��������� <![endif]>Soit la relation: <![if !msEquation]><![if !vml]><![endif]><![endif]>�= <![if !msEquation]><![if !vml]><![endif]><![endif]>�' + n <![if !supportLists]>��������� <![endif]>Or pour un nombre parfait, selon sa d�finition: <![if !msEquation]><![if !vml]><![endif]><![endif]>�' = �n <![if !supportLists]>��������� <![endif]>En rempla�ant, on trouve pour un nombre parfait:��� <![if !msEquation]><![if !vml]><![endif]><![endif]>�= 2 n � � NOMBRE PARFAIT: nombre dont la somme des diviseurs vaut le double du nombre.��� <![if !msEquation]><![if !vml]><![endif]><![endif]>�=� 2n � <![if !supportLists]>����������
<![endif]>� ce titre les nombres parfaits pourraient �tre
baptis�s bi-parfait. � |
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<![if !vml]><![endif]> |
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� � ������ 6 = 1 + 2 + 3 ���� 28 = 1 + 2 + 3 + ... + 7 �� 496 = 1 + 2 + 3 + ... + 31 8 128 = 1 + 2 + 3 + ... + 127 ������������� Etc. � � Tous les nombres parfaits sont la somme des cubes des nombres impairs cons�cutifs. � �
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<![if !vml]><![endif]> |
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� � Si N = 2n-1 ( 2n � 1) avec p = (2n � 1) premier, alors N est parfait. � <![if !supportLists]>��������� <![endif]>Tous les nombres parfaits connus aujourd'hui r�pondent � la formule d'Euclide. L�onard Euler (1707-1783) a d�montr� que tous les parfaits pairs sont de ce type. <![if !supportLists]>��������� <![endif]>On ne sait toujours pas s'il existe des nombres parfaits impairs (test� jusqu'� 10150).� <![if !supportLists]>��������� <![endif]>Une puissance de deux moins un est un nombre de Mersenne. � Voir D�monstration / Divisibilit� / Exemple avec modulo � �Exemples �
� Binaire <![if !supportLists]>��������� <![endif]>Impliquant des puissances de 2, il n'est pas surprenant que les nombres parfaits prennent une forme sympathique en binaire: 6 <![if !msEquation]><![if !vml]><![endif]><![endif]>�110 �28 <![if !msEquation]><![if !vml]><![endif]><![endif]>11100 496 <![if !msEquation]><![if !vml]><![endif]><![endif]>111110000 8 128 <![if !msEquation]><![if !vml]><![endif]><![endif]>1111111000000 � Historique � <![if !supportLists]>��������� <![endif]>Euclide avait trouv� cette formule. Euler d�montre la r�ciproque (1749): <![if !supportLists]>������� <![endif]>Il montre que tous les nombres parfaits pairs sont de cette forme. <![if !supportLists]>������� <![endif]>Or, on ne conna�t que des nombres parfaits pairs � <![if !supportLists]>��������� <![endif]>Il se trouve que (2n � 1) est un nombre de Mersenne et, les nombres de Mersenne ne sont premiers que si n lui-m�me est premier. � <![if !supportLists]>������� <![endif]>Pour n = 3, on a: 2n � 1 = 8 � 1 = 7, premier et N = 4 x 7 = 28 <![if !supportLists]>������� <![endif]>Pour n = 4, on a: 2n � 1 = 16 � 1 = 15, compos� <![if !supportLists]>������� <![endif]>Pour n = 5, on a: 2n � 1 = 32 � 1 = 31, premier et N = 16 x 31 = 496 � <![if !supportLists]>��������� <![endif]>En 1963, � l'Universit� de l'Illinois, on a trouv� un nombre parfait pour n = 11 213 qui s'exprime avec 6 751 chiffres et se d�compose en 22 425 diviseurs. C'�tait le nombre parfait n�23. <![if !supportLists]>��������� <![endif]>En 2016, on a trouv� le Mersenne premier n�49 qui est aussi le nombre premier le plus grand que l'on connaisse. Voir Liste des nombres parfaits / Record du plus grand premier / Historique des nombres de Mersenne En r�sum� � Th�or�me � N est un nombre parfait si et seulment s'il est de la forme 2p-1 (2p � 1 ) et si (2p � 1) est premier. si (2p � 1) est premier, alors p est lui-m�me premier. � Illustration
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<![if !vml]><![endif]>
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� Infinit�? � Il y a une infinit� de nombres parfaits. � <![if !supportLists]>��������� <![endif]>Les nombres parfaits sont rares. On en conna�t seulement 49, autant que de Mersenne premiers connus. On connait bien tous les nombres de Mersenne premiers successifs jusqu'au 45e.������ Voir Liste � <![if !supportLists]>���������
<![endif]>On ne pas si les nombres parfaits sont en nombre infini.
Probablement oui, car la s�rie harmonique diverge. <![if !supportLists]>��������� <![endif]>Existe-t-il une infinit� de nombres de Mersenne compos�s�? � Euler a montr� que�: <![if !supportLists]>���������
<![endif]>Si k > 1
et p = 4k + 3 est
premier, alors 2p + 1
est premier si et seulement si 2p
= 1 (mod 2p + 1). � � 6 et 28 Tous les nombres parfaits pairs se terminent par 6 ou 28. � <![if !supportLists]>���������
<![endif]>Tous les nombres parfaits se terminent par 6 ou 28. La
s�quence du chiffre final semble vouloir nous dire quelque chose, mais n'est
pas r�guli�re: � Racine num�rique La racine num�rique (ou preuve par 9) des nombres parfaits est �gale �1�(sauf pour 6). � Exemple: 28 <![if !msEquation]><![if !vml]><![endif]><![endif]>�2 + 8 = 10 <![if !msEquation]><![if !vml]><![endif]><![endif]>�1 � Inverses La somme des inverses des diviseurs d'un nombre parfait est �gale � 2. � Exemple: 1/1 + 1/2 + 1/4 + 1/7 + 1/14 + 1/28 = 2 <![if !supportLists]>���������
<![endif]>Cette propri�t� n'est pas magique!� Essayez de r�duire au m�me d�nominateur et
vous verrez. � � Conjecture Il n'existe pas de nombres parfaits impairs. � <![if !supportLists]>��������� <![endif]>S'il existe des nombres parfaits impairs, ils doivent �tre tr�s grands (au moins 300 chiffres) - Brent et Cohen (1989). <![if !supportLists]>������� <![endif]>On sait que, divis� par 12, il reste 1, <![if !supportLists]>������� <![endif]>Et divis� par 36, il reste 9; <![if !supportLists]>������� <![endif]>Ils ont au moins 6 facteurs premiers; <![if !supportLists]>������� <![endif]>Etc. <![if !supportLists]>��������� <![endif]>C'est un carr�, multipli� par une puissance impaire d'un nombre premier seul. <![if !supportLists]>��������� <![endif]>Il est divisible par au moins 8 premiers. <![if !supportLists]>��������� <![endif]>il a au moins 29 facteurs premiers (pas n�cessairement distincts). <![if !supportLists]>��������� <![endif]>Il a un diviseur premier plus grand que 1020. � � Harmonique�: <![if !supportLists]>��������� <![endif]>Tous les nombres parfaits sont harmoniques: la moyenne harmonique des diviseurs est un nombre entier. � Quantit� de chiffres <![if !supportLists]>���������
<![endif]>Le ratio entre p (la puissance de 2) et la quantit� de
chiffres Q du nombre parfait approche log(10) / log(4) = 1,660964048� � |
�
Anecdote
<![if !supportLists]>���� <![endif]>Ren� Descartes pensait avoir d�couvert un nombre parfait impair, sauf que 22 021 n'est pas premier. On ne conna�t toujours pas de nombre parfait impair � ce jour. |
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D�composition de Descartes |
N = 32 . 72 . 112 . 132 . 22 021 = 198 585 576 189 |
� <![if !msEquation]><![if !vml]><![endif]><![endif]> � = 397 171 152 378 = 2 x 198 585 576 189 |
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V�ritable d�composition |
N = 32 . 72 . 112 . 132 . 192 . 61 |
Somme des diviseurs |
� <![if !msEquation]><![if !vml]><![endif]><![endif]> � = 426 027 470 778 <![if !supportLists]>���� <![endif]>N n'est pas parfait, il est abondant |
Voir Nombre 198 585 576 189
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<![if !vml]><![endif]> |
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� Voyons les premiers nombres parfaits, d�compos�s en
facteurs partiels:
Ils sont tous le produit d'une puissance de 2 et de la puissance suivante de 2 moins 1, comme 4 x 7 = 22 x (23 � 1). En fait, ils sont de la forme 2n � 1 (2n � 1) et chaque 2n � 1 est un nombre premier de Mersenne. � Th�or�me 1 k est un nombre parfait pair, si et seulement si, il est de la forme �2n � 1 (2n � 1) avec� 2n � 1 premier (premier de Mersenne). � � Th�or�me 2 Si 2n � 1 est premier, alors n est premier. La recherche des nombres de Mersenne est aussi celle des nombres parfaits pairs. � � Th�or�me 3 Soit p et q premiers. Si divise Mp = 2p � 1, alors q = <![if !msEquation]><![if !vml]><![endif]><![endif]>�1 (mod 8) et q = 2 k.p + 1 pour quelques valeurs enti�res de k. � � Th�or�me 4 Soit p = 3 (mod 4), un premier. 2p + 1 est aussi un premier si et seulement si 2p + 1 divise Mp. � � |
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Theorems
Theorem One:� k is an even perfect number if and only if it has the form 2n-1(2n � 1) and 2n � 1 is prime. Theorem Two:� If 2n � 1 is prime, then so is n. |
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<![if !vml]><![endif]> |
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� <![if !supportLists]>������ <![endif]>Dans le cas d'un nombre triparfait, la somme des diviseurs, y compris lui-m�me, est �gale � trois fois le nombre: � Cas de 120 = 23 . 3 . 5 et la somme de tous ses diviseurs: 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 8 + 10 + 12 + 15 + 20 + 24 + 30 + 40 + 60 + 120 = 3 x 120. � <![if !supportLists]>������ <![endif]>Les triparfaits sont tous pairs. S'il en existe un impair, il est sup�rieur � 1050. � <![if !supportLists]>������ <![endif]>On ne conna�t que six nombres triparfaits: � |
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120 672 523 776 459 818 240 1 476 304 896 51 001 180 160 |
= 23 x 3 x 5 (Mersenne 1557) = 25 x 3 x 7 (Fermat 1636) = 29 � 3 � 11 � 31 = 28 � 5 � 7 � 19 � 37 � 73 = 213 � 3 � 11 � 43 � 127 = 214 � 5 � 7 � 19 � 31 � 151 |
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<![if !vml]><![endif]> |
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� D�finition <![if !supportLists]>������ <![endif]>La somme des diviseurs, y compris lui-m�me, fait k fois le nombre:��� <![if !msEquation]><![if !vml]><![endif]><![endif]>�= k . n n est appel� k-parfait. � <![if !supportLists]>������ <![endif]>On conna�t plus de 500 nombres multiparfaits jusqu'� l'ordre 8. On conjecture qu'il existe des nombres k-parfait pour toutes les valeurs de k. <![if !supportLists]>������� <![endif]>25 x 33 x 5 x 7 est le premier t�traparfait. <![if !supportLists]>������� <![endif]>27 x 34 x 5 x 7 x 11� x 17 x 19, le premier pentaparfait. � � Quelques multiparfaits Pn �
� Quantit� minimum de facteurs premiers distincts �
Lehmer 1901 �� Quantit� de nombre multiparfaits connus �
� <![if !supportLists]>������ <![endif]>On pense conna�tre tous les multiparfaits d'ordre 3, 4, 5, 6 et 7. � Le plus grand connu De l'ordre de 7,3 10 1 345�� ����������Moxham - F�vrier 2000 � |
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Multi ou hyper ?
<![if !vml]><![endif]> |
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Nombres multiparfaits harmoniques
� Nombres �gaux � n fois le rapport entre la quantit� de diviseurs et la somme des diviseurs propres: <![if !msEquation]><![if !vml]><![endif]><![endif]> Exemple: H(140) = 140 x 12 / 336 = 5 � Liste 1, 140, 270, 672, 1638, 2970, 6200, 8190, 18600, 18620, 27846, 30240, 32760, 55860, 105664, 117800, 167400, 173600, 237510, 242060, 332640, 360360, 539400, 695520, 726180, 753480, 950976, 1089270, 1421280, 1539720, � Voir Nombres d'Ore (semblables) Programmation Maple
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Voir OEIS A090945 / Programmation � Index
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<![if !vml]><![endif]> |
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� D�finition Un nombre k-hyperparfait est� tel que: <![if !msEquation]><![if !vml]><![endif]><![endif]> � Un nombre 1-hyperparfait est un nombre parfait: <![if !msEquation]><![if !vml]><![endif]><![endif]> � Un nombre 2-hyperparfait (2-HP) est de la forme: <![if !msEquation]><![if !vml]><![endif]><![endif]> � Un nombre 3-hyperparfait (2-HP) est de la forme: <![if !msEquation]><![if !vml]><![endif]><![endif]> � Relations <![if !msEquation]><![if !vml]><![endif]><![endif]> <![if !msEquation]><![if !vml]><![endif]><![endif]> � |
� Listes 2-HP: 21, 2 133, 19 521, 176
661, � �������������� Ex: <![if !msEquation]><![if !vml]><![endif]><![endif]> � 3-HP: 325,� aucun autre jusqu'� n = 1 000 000 � 4-HP: 1 950 625, 1 222 640 625, � 5-HP: aucun connu � 6-HP: 301, 16 513, 60 110 701, 10-HP: 159 841 11-HP: 10 693 12-HP: 697, 2 041, 1 570 153, 62 722 153, 10 604 156 641, 13 544 168 521, 1 792 155 938 521 18-HP: 1 333, 1 909, 24 69 601, 893 748 277, 322 685 352 001, 8 992 165 119 733, 42 052 982 615 431 201 � |
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<![if !vml]><![endif]> |
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Nombres �gaux � la somme des diviseurs retourn�s (lus de droite � gauche). |
Exemple Diviseurs de 244: 1, 2, 4, 61, 122 Retourn�s: 1, 2, 4, 16, 221 Somme: 244 � Liste des cinq connus 6, 244, 285, 133 857, 141 635 817. � |
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Anglais: anti-perfact numbers
�
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<![if !vml]><![endif]> |
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� A positive integer n is called a perfect number if it is equal to the sum of all of its positive divisors, excluding n itself. |
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Grand merci � Maximilian pour ses remarques
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<![if !vml]><![endif]>
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Suite |
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Voir |
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