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L'arithmétique est une branche des mathématiques qui comprend la partie de la théorie des nombres qui utilise des méthodes de la géométrie algébrique et de la théorie des groupes. On l'appelle plus généralement la citation|science des nombres}}. Son étymologie provient du mot grec {{citation|??????? qui signifie « nombre ». Autrefois, l'arithmétique se limitait à l'étude des propriétés des entiers naturels, des entiers relatifs, et des nombres rationnels (sous forme de fractions), et aux propriétés des opérations sur ces nombres. Les opérations arithmétiques traditionnelles sont l'addition, la division, la multiplication, et la soustraction. Cette discipline fut ensuite élargie par l'inclusion de l'étude d'autres nombres comme les réels (sous forme de développement décimal illimité), ou même de concepts plus avancés, comme l'exponentiation ou la racine carrée.

Histoire

Les premières traces d'opérations arithmétiques sont retrouvées en Afrique, en formatnum:18000 av. J.-C. sur l'Os d'Ishango. Cet os aurait été entaillé afin d'effectuer des additions et des soustractions. Dans l'école pythagoricienne (Pythagore de Samos), à la deuxième moitié du VIe siècle avant J.-C., l'arithmétique était, avec la géométrie, l'astronomie et la musique, une des quatre sciences quantitatives ou mathématiques (Mathemata''). Celles-ci furent regroupées par les Romains sous le nom de ''Quadrivium'' qui fut considéré, avec le ''Trivium'' plutôt logique (grammaire, rhétorique, dialectique), comme les ''septem liberales artes (sept arts libéraux).

Arithmétique élémentaire

L?arithmétique élémentaire est la forme la plus basique des mathématiques, apprise à l?école élémentaire. Il s?agit essentiellement de l?étude des nombres, et des opérations élémentaires (soustraction, addition, division, multiplication).

Ensembles utilisés en arithmétique

La totalité des nombres ont été regroupés dans des ensembles. Les plus connus sont :
$\backslash mathbb$ : l'ensemble des entiers naturels ($0;\backslash ,1;\backslash ,\; 2;\backslash ,\; 3;\backslash ,\; 4;$ etc.)
$\backslash mathbb$ : l'ensemble des entiers relatifs ($-12;\backslash ,\; -2;\backslash ,\; 0\; ;\backslash ,\; 5;\backslash ,\; 6;$ etc.)
$\backslash mathbb$ : l'ensemble des nombres décimaux, c'est-à-dire qui s'écrivent avec un nombre fini de décimales $\backslash left\; (\; -\backslash frac;\backslash ,\; 6,36;\backslash ,\; 0;\backslash ,\; 25;\backslash mbox\{\; etc.\}\backslash right)$.
$\backslash mathbb$ : l'ensemble des nombres rationnels, c'est-à-dire des nombres pouvant s'écrire comme la fraction de deux décimaux; le nombre de décimales peut être infini mais doit être périodique. $\backslash left(;\backslash ,\; -;\backslash mbox\{\; etc.\}\backslash right)$.
$\backslash mathbb$ : l'ensemble des nombres réels, c'est-à-dire ceux dont la partie imaginaire est nulle ($\backslash pi$, le nombre d'or, $\backslash sqrt\; 2$)
$\backslash mathbb$ : nombres complexes qui regroupent tous les nombres, qu?ils soient réels, imaginaires, ou une combinaision des deux. Certains de ces ensembles sont des sous-ensembles des autres ; Tous les éléments de $\backslash mathbb$ appartiennent aussi à $\backslash mathbb$, par exemple. Mais à l'inverse, un élément de $\backslash mathbb$ n'est pas forcément élément de $\backslash mathbb$. On peut représenter ces ensembles par des cercles concentriques: le plus petit est $\backslash mathbb$, puis viennent $\backslash mathbb$, $\backslash mathbb$, $\backslash mathbb$, $\backslash mathbb$ et $\backslash mathbb$. Il est possible de ne considérer qu'une partie d'un ensemble. Ainsi, on notera $\backslash mathbb$ l'ensemble des nombres positifs de $\backslash mathbb$. De même on notera $\backslash mathbb\{R^$
} l'ensemble $\backslash mathbb$ privé de 0. On remarque entre autre que $\backslash mathbb\backslash ,=\backslash ,\backslash mathbb$ et que $\backslash mathbb\; \backslash backslash\; \backslash mathbb\backslash ,=\backslash ,\backslash mathbb\{Z^\{-$
}} (il s'agit de $\backslash mathbb$ « privé de » $\backslash mathbb$.)

Propriétés

De nombreux nombres entiers ont des propriétés particulières. Ces propriétés font l'objet d'une théorie appelée Théorie des nombres. Parmi ces nombres particuliers les nombres premiers sont sans doute les plus importants.

Nombres premiers

C'est le cas des nombres dits premiers. Ce sont des éléments de $\backslash mathbb$ possédant uniquement deux diviseurs positifs distincts, à savoir 1 et eux-même. Les premiers nombres premiers sont 2; 3; 5; 7; 11; 13; 17; 19; 23; 29 etc. 1 n'est pas premier car il n'a pas 2 diviseurs distincts, mais un seul. Il existe une infinité de nombres premiers. En complétant une grille de taille 10$\backslash times$10 avec les 100 premiers entiers non nuls, et en rayant ceux qui ne sont pas premiers, on obtient les nombres premiers appartenant à $\backslash \{\; 1,\backslash ldots\; 100\; \backslash \}$ par un procédé appelé un crible d'Eratosthène, du nom du savant grec qui l'inventa.

Nombres pairs et impairs

Les entiers naturels sont divisés en deux catégories bien connues des joueurs de roulette: les pairs et les impairs. Un entier $n$ pair est un multiple de 2 et peut être noté $n\; =\; 2\backslash ,k$, avec $k\backslash in\backslash mathbb$ Un nombre $n$ impair n'est pas multiple de 2 et se note $n\; =\; 2\backslash ,k\; +\; 1$, avec $k\backslash in\backslash mathbb$. On montre que tout entier est soit pair soit impair, et au moins l'un des deux, et ce pour un unique $k$ : on note $\backslash forall\; n\backslash in\backslash mathbb,\backslash ,\; \backslash exists\; !\; k\backslash in\backslash mathbb,\backslash ,\backslash left(n=2\backslash ,k\backslash lor\; n=2\backslash ,k+1\backslash right)$
Les premiers entiers pairs sont 0, 2, 4, 6, 8, 10 ... Les premiers entiers impairs sont 1, 3, 5, 7, 9, 11 ...

Voir aussi

Addition des entiers naturels
Associativité
Commutativité
Distributivité
Transitivité
Ordre des opérations
Arithmétique saturée
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