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L'écriture d'un nombre entier en utlisant
les chiffres 0 , 1 , 2 , ... 8 , 9 , n'a pas été
de temps ni en tout lieu un usage commun. Un des tous premiers
systèmes d'écriture est né en Mésopotamie
vers 2000 avant J-C et utilisait
la base 60. Il nous en est resté le système horaire
(1 heure = 60 minutes , 1 minute = 60 secondes). On verra par
la suite en quoi ce système en base
60 est loin d'être ignorant des
règles d'arithmétique. Notre système est
en base 10, c'est à dire que si on écrit un nombre
comme 256, on exprime que 256 se compose de 2 centaines, 5 dizaines
et 6 unités, ou encore que 256 = 2*100 + 5*10 + 6
Un système de numération
repose sur le principe de la division Euclidienne: "Pour
tout A et tout B entiers > 0 , il existe R et Q entiers uniques
tels que B = Q.A +
R avec 0 <
R < A. Q est le quotient et R le reste " Prenons
un exemple: B = 115 et A = 7, ces nombres étant pris
dans leur écriture "classique" de numération en base 10. On a alors 115 = 16*7 + 3. Le
quotient est Q=16 et le reste est R = 3. Effectuons alors la
division euclidienne du quotient 16 par 7. 16 = 2*7 +2 . Le
reste est R = 2 et le quotient est Q = 2. On peut alors écrire
que 115 = 16*7 + 3 = (2*7 + 2)*7 + 2 = 2*7² + 2*7 + 2.
D'une façon plus générale: Si
b et a sont des entiers tels que b soit
> 1 et a > 0, la division euclidienne de a
par b s'écrit: a = Q0b
+ R0 où 0 < R0
< b. Effectuons alors la division euclidienne
de Q0 par b. Q0 =
Q1b + R1. avec 0
< R1 < b. On peut
alors continuer ce principe de division tant que le reste obtenu
n'est pas nul. On construit ainsi deux suites (Qn)
et (Rn) où (Qn) décroit . Comme c'est
une suite d'entiers, il y a un terme Qn qui
est inférieur à b en valeur absolue, donc égal
à son reste Rn dans la division euclidienne
par b En reportant les calculs effectués, on constate
alors que :
Ceci conduit alors à:
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Propriété et Défintion
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Si b
est un entier > 0 , pour tout a
entier > 0 , il existe une suite unique
d'entiers a0
, a1
, a2,
... an tels que: a
= a0
+ a1b
+ a2b2
+ .... + anbn

tels que pour tout k
< n , 0 <
ak
< b ,
an
0
 La
suite a0
, a1
, a2,
... an est
la suite des chiffres de a dans la base b.
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Faisons alors une petite remarque! On peut
aussi écrire un entier négatif en base b. Mais
il faut poser une condition! On arrête le principe de la division
euclidienne dès qu'un quotient Qn est égal
à -1. Par exemple: pour a = -115 , on écriture
en base 10 n'est pas "-115". Faisons les calculs! -115
= -12*10 + 5 , puis -12
= -2*10 + 8 et enfin -2 = -1*10 +
8. On obtient alors: -115 = -12*10 + 5 =
(-2*10 +8)*10 + 5 = -2*10² + 8*10 + 5 =
(-1*10 + 8)*10² + 8*10 + 5 = -1*103 + 8*10²
+ 8*10 + 5
On a simplement écrit que -115 = -103 + 885
Deuxième remarque: Comme le premier
chiffre a0
obtenu dans l'écriture de a
dans la base b
est le reste de la division euclidienne de a
par b, on peut
dire que a est
divisible par b
si et seulement si a0
= 0. D'une façon plus générale, a
est divisible par bk si et seulement si a0
= a1 = ... = ak - 1.
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Exemples d'écriture en base b: Les
nombres seront donnés en base 10
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a:
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L'écriture de 17 en base 2
est : 17 = 8*2 + 1 , 8
= 4*2 , 4 = 2*2 , 2
= 1*2 Donc 17 = 8*2 + 1 = (4*2)*2 + 1 = 4*2²
+ 1 = (2*2)*2² + 1 = 2*23
+ 1 = 24
+ 1
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b:
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L'écriture de 65 en base 6
est : 65 = 10*6 + 5 , 10
= 1*6 + 4 Donc 65 = 10*6 + 5 = (1*6 + 4)*6
+ 5 = 6² + 4*6 + 5
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c:
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Si on veut écrire un nombre
en base 12, on est obligé d'introduire d'autres
symboles d'écritures en plus des chiffres usuelles
0 , 1 , 2 , ... , 9. Posons alors A=10 et B = 11. Les
chiffres disponibles sont alors 0 , 1 , 2 , ... , 9
, A , B.
L'écriture de 1690 en base 12
d'obtient alors en affectuant les calculs suivants: 1690
= 140*12 + 10 = 140*12 + A. 140 = 11*12
+ 8 = B*12 + 8. D'où
1690 = 140*12 + A = (B*12 + 8)*12 + A = B*12²
+ 8*12 + A.
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Exemples simple d'utilisation:
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a:
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Une question classique (traité
d'ailleurs en
exercice (voir exercice 11) dans sa généralité)
est de savoir quel est le nombre de 0 finissant l'écriture
de 100! est base 10. Il s'agit donc de trouver le
plus grand exposant K tel que 100! soit divisible
par 10K, et un raisonnement basé
sur la décomposition en facteurs premiers montre
alors que la valeur de K est 24.
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b:
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On sait que a et b sont deux entiers
qui s'écrivent respectivement 1234 et 2567 en
base 9. On veut calculer leur somme. Le principe
de calcul est alors, en utisant les congruences modulo
9.
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Retenue
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0
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1
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1
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1
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2
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3
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4
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+
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2
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5
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6
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7
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=
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3
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8
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1
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2
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La somme a
+ b
s'écrit donc 3812 en base 9. On a donc: a
+ b = 3*93
+ 8*92
+ 1*9 + 2 = 2846, écriture en base 10.
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c:
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Critère de
divisibilité par 11. (Classique) Un
entier a
> 0 s'écrit anan-1....a2a1a0
en base 10 ou encore :
. Dire que a
est divisible par 11 signifie que a
=
0 [11]. Or 10 =
-1 [11] . On a donc :
 Dans le cas de 90970, on a (9 + 9 + 0 ) -( 0 + 7) = 11. Divisible par
11. Donc 90970 est divisible par 11. On a bien
90970 = 8270*11
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Nombre
de chiffres de a en base b: Dire
que a0
, a1
, a2,
... an sont
les chiffres de a en base b, revient à dire
que - an est non nul - que pour tout k
appartenant à {0 ; 1 ; ... ; n} , 0 < ak
< b - et a
= a0
+ a1b
+ a2b2
+ .... + anbn. a
s'écrit donc avec n+1 chiffres en base b. Ceci
conduit alors à l'encadrement de a : bn
< a < bn+1 . En
utilisant une fonction logarithme, par exemple le logarithme népérien,
on obtient alors: nln(b)
< ln(a) < (n+1)ln(b).

Si on choisit le logarithme
de base b, Logb, alors le nombre
de chiffres de a en base b est donnée directement
par : ent(Logb(a))
+ 1.
Prenons deux exemples:
Une application
simple de ce principe est de déterminer le nombre de chiffres
en base 10 de n!,
où n!
= 1*2*3*...*(n-1)*n. On
remarque que ln(n!)
= ln(1) + ln(2) + ln(3) + ... +ln(n). Le
calcul "machine" de ln(n!)
se fait en programmant le calcul de la suite: (Sk
) définie par: S0
= 0 et pour k
>
0 , Sk+1
= Sk
+ ln(k+1).
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Algorithme
du calcul de Sn
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1: Donner n:
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2: Poser S
= 0 et k
= 1
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3: S = S +
ln(k).
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4: k
+ 1
k
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5: Si k
<
n alors
aller en 3.
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6: Afficher
S
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Pour 100!, on obtient alors:
ln(100!)=363,7393.., et le nombre de chifrres de 100! en base
10 est alors 158.
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