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1 ARITMÉTICA CICLO PREUNIVERSITARIO NÚMEROS PRIMOS En el conjunto de los números enteros, un entero p es primo si admite sólo 4 divisores Esto es, un entero p 0 es primo p 1, y además los únicos divisores de p son p y 1. Ejemplo: 41: 1; 41 (divisores de 41) -13: 1; 13 (divisores de -13) 41 y –13: Son números primos Definición: En los enteros, todo número no nulo que posee más de cuatro divisores se llama número compuesto. Los primeros primos son: 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23,... Los números compuestos son: 4, 6, 8, 9, 10, 12, 14, 15,… Teorema. El conjunto de los números primos es infinito. Algunas definiciones Dos o más números enteros no nulos se llaman coprimos o primos entre sí (PESI) o primos relativos si sus únicos divisores comunes son 1 y -1. Ejemplos 6 y -35 son PESI 6, 33, -45 No son PESI Dos o más números enteros no nulos son primos entre sí dos a dos, cuando tomados de dos en dos resultan ser primos entre si Ejemplos -4, 13 y 9 son PESI 2 a 2 6, 3, -35 no es PESI 2 a 2 Propiedad de la linealidad de coprimos Dos números enteros no nulos a y b son primos entre sí, si y solo si existen dos números enteros m y n tales que m a + n b = 1. En el caso de los números naturales (N) Un número natural es primo si sólo admite dos divisores Los primeros primos son: 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23,... Los números compuestos son: 4, 6, 8, 9, 10, 12, 14, 15,… Propiedades El único número primo natural que es par es el 2, todos los demás son impares. Los únicos naturales consecutivos y primos a la vez son el 2 y el 3. La única terna de impares consecutivos y primos a la vez son 3; 5 y 7. En N todo número primo mayor que 3 es un múltiplo de 6 más uno o múltiplo de 6 menos uno. Lo contrario no siempre se cumple. En N todo número primo mayor que 2 es un múltiplo de 4 más uno o múltiplo de 4 menos uno. Lo contrario no siempre se cumple. 2 ARITMÉTICA CICLO PREUNIVERSITARIO Determinación de números primos en los Naturales 1.- CRIBA DE ERATOSTENES: Es un proceso mediante el cual se puede determinar; la serie de los números primos: Ejemplo: 5049 484746454443424140393837 363534333231302928272625 242322212019181716151413 121110987654321 Primero se elimina el 1, luego se eliminan los múltiplos de 2 a partir de 22, a continuación, los múltiplos de 3, a partir de 32 y así sucesivamente continuamos con todos los múltiplos de los números primos que lo permita la tabla de los números dados. Los números que queden sin eliminar serán primos, en este caso los primeros números menores que 50. 2.- ¿CÓMO SABER SI UN NÚMERO ES PRIMO EN N? Basta verificar que el número no es divisible entre ninguno de los factores primos menores o iguales que la raíz cuadrada del valor absoluto del número. Ejemplo: ¿El número –113 es primo? Sabemos que 113 10,... , y además: 113 o 2 , o 3 , 5 o , o 7 El número –113 es un número primo. Nota: No existe una la ley según la cual se forman y suceden los números primos. Euler ha encontrado algunas fórmulas que son válidas hasta ciertos límites; para determinar números primos así: x2 + x + 41 desde x = 0 hasta x = 39 x2 + x + 17 desde x = 0 hasta x = 15 x2 + x + 29 desde x = 0 hasta x = 27 Fermat: n22 + 1 da algún primo. Si n = 0 3 Si n = 1 5 Si n = 2 17 Si n = 3 257 Si n = 4 65 537 525, 2 1 641 o n , n=5 no cumple 3 ARITMÉTICA CICLO PREUNIVERSITARIO Teorema fundamental de la Aritmética (Teorema de Gauss) Todo número entero positivo no primo y diferente de la unidad, se puede descomponer como un producto de factores primos positivos elevados a ciertos exponentes de manera única, esta descomposición es llamada la descomposición canónica del número en referencia. Ejemplo 60 = 22 3 5 1260 = 22 32 5.7 CLASIFICACIÓN DE LOS NÚMEROS NATURALES I. El número uno. II. Los números primos. III. Los números compuestos. ESTUDIO DE LOS DIVISORES POSITIVOS DE UN NÚMERO Si un número N descompuesto en sus factores primos es: N = a b c . . . q Donde a, b , c, . . . , q : Factores primos, , , , . . . , : Exponentes de los factores primos 2 2 2 los divisores de son :1, , ..., los divisores de son :1, , ,..., ,..................., los divisores de son :1, , ,..., a a a a b b b b q q q q Todos los divisores del número N ; se obtienen a partir del producto de las combinaciones de los divisores de a ,b , c ,. . ., q, Entonces: La Cantidad de divisores (CD) La suma de los divisores (SD) 1 1 1 11 1 c 1 1 ( ) ... 1 1 1 1 a b q SD N a b c q CD(N) = ( + 1) ( + 1) (+ 1) . . . ( + 1) SD(N) = (1 + a + a2 + ... + a)(1 + b + b2 .. +b)(1 + c + c2 + ...+c) . . (1+ q + q2 +..+q) 4 ARITMÉTICA CICLO PREUNIVERSITARIO La suma de las inversas de los divisores (SID) ( ) ( ) SD N SID N N La suma de los divisores elevado cada uno a una potencia n 1 1 1( ) 1 ( ) 1 ( ) 1 ( ) .... 1 1 1 n n n n n n a b q S D N a b q PRODUCTO DE LOS DIVISORES DE N (PD) ( ) / 2( ) CD NPD N N FORMAS DE DESCOMPONER UN NÚMERO COMO EL PRODUCTO DE DOS FACTORES CD(N)/2 , si CD(N) es par F(N) = (CD(N)+1)/2 , si CD(N) es impar La función de Euler o indicador de un número Natural (N). Se llama indicador de un número natural N al número de primos relativos con N y menores que él y se denota por (N). Por convención se tiene que (1) = 1 Si N = aα. bβ . c ... qλ, donde a, b, c, .....,q son números primos distintos, entonces ( ) 1 1 1 1 ...N a b c q N a b c q ( )nS D N (1 + an + a2n+...+an)(1 + bn + b2n+…+bn)..…(1 + qn + q2n+…+qn) SID(N) = (1/1 + 1/a +...+1/a)(1/1 + 1/b +...+1/b)……(1/1+1/q+...+1/q) 5 ARITMÉTICA CICLO PREUNIVERSITARIO Propiedad 1.- Sea n la cantidad de divisores primos de un número natural N, entonces las formas de descomponer N como el producto de dos factores PESI es 12n 2.- Un número entero es cuadrado perfecto si y sólo si tiene un número impar de divisores positivos. 3.- Sea N un número natural, entonces: 4.- Si P y Q son números naturales PESI, entonces (i) CD(P·Q) = CD(P) · CD(Q) (ii) SD(P·Q) = SD(P) · SD(Q) (iii) (P Q) (P) (Q) 5.- El número de parejas de números naturales PESI que sumados dan N (siendo N un número natural mayor que 2) es igual a la mitad del indicador de N Ejemplo para N=20, (20) = 8, habrá 8/2=4 parejas: 1+19, 3+17, 7+13 y 9+11 CD(N) = 1 + (Cantidad de divisores primos) + (Cantidad de divisores Compuestos)
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