Основная теорема арифметики

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Основна́я теоре́ма арифме́тики утверждает:

Каждое натуральное число n > 1 представляется в виде , где  — простые числа, причём такое представление единственно с точностью до порядка следования сомножителей.

Единицу можно также считать произведением нулевого количества простых чисел, «пустым произведением».

Как следствие, каждое натуральное число n единственным образом представимо в виде , где  — простые числа, и  — некоторые натуральные числа.

Содержание 1 Следствия 2 Доказательство 3 История 4 Ссылки

[править] Следствия

• Основная теорема арифметики даёт элегантные выражения для наибольшего общего делителя и наименьшего общего кратного.

[править] Доказательство

Доказательство основной теоремы арифметики опирается на так называемую лемму Евклида:

Если простое число p делит без остатка произведение двух целых чисел , то p делит x или y.

Существование. Пусть n — наименьшее натуральное число, неразложимое в произведение простых чисел. Оно не может быть единицей по формулировке теоремы. Оно не может быть и простым, потому что любое простое число является произведением одного простого числа — себя. Если n составное, то оно — произведение двух меньших натуральных чисел. Каждое из них можно разложить в произведение простых чисел, значит, n тоже является произведением простых чисел. Противоречие.

Единственность. Пусть n — наименьшее натуральное число, разложимое в произведение простых чисел двумя разными способами. Если оба разложения пустые — они одинаковы. В противном случае, пусть p — любой из сомножителей в любом из двух разложений. Если p входит и в другое разложение, мы можем сократить оба разложения на p и получить два разных разложения числа n / p, что невозможно. А если p не входит в другое разложение, то одно из произведений делится на p, а другое — не делится (как следствие из леммы Евклида, см. выше), что противоречит их равенству.

[править] История

В «Началах» Евклида эта теорема отсутствует. Вероятно тогда (и позднее) она воспринималась как самоочевидный факт. Первая её точная формулировка и доказательство приводятся в книге К. Ф. Гаусса «Арифметические исследования», изданной в 1801 году.

[править] Ссылки

• Жиков В.В. Основная теорема арифметики // Соросовский Образовательный Журнал. — 2000. — Т. 6. — № 3. — С. 112–117.
• Л. А. Калужин Основная теорема арифметики, Популярные лекции по математике, М., «Наука» 1969 г., 32 стр.
• И. М. Виноградов Основы теории чисел.
• Р. Курант, Г. Роббинс Что такое математика? Дополнение к главе I, § 4.2.
• Факультативный курс по математике. 7-9 / Сост. И. Л. Никольская. — М.: Просвещение, 1991. — С. 57-63. — 383 с. — ISBN 5-09-001287-3