Les entiers naturels

On apprend d'abord la comptine numérique qui est la suite des mots-nombres en associant visuellement ou mentalement un objet nouveau à chaque mot récité.
Pour compter un petit nombre de billes, on va les regarder une à une et dire pour chacune d'entre elles un mot-nombre. On établit donc une correspondance (bijection) entre deux ensembles (les nombres pouvant être au départ représentés par des cailloux, origine du mot calcul ou par des mots-nombres ensuite).
Ainsi, le dernier nombre dit a deux statuts : celui de montrer la dernière bille (nombre ordinal) et celui de donner le cardinal de l'ensemble qu'on vient de compter.
Selon les contextes dans lesquels on se place, compter peut signifier réciter la comptine (c'est ce que font les enfants très jeunes) ou dénombrer (ce qui implique une prise de conscience de ce que signifient les mots).

Les entiers naturels → I Qu'est-ce que les entiers naturels ? → I-1 Comptine numérique

I-2 Le mot-nombre

Les entiers naturels → I Qu'est-ce que les entiers naturels ? → I-2 Le mot-nombre

I Qu'est-ce que les entiers naturels ?
II Les axiomes de Péano
III Applications
IV Nommer les entiers
V Systèmes de numération antique
VI Vocabulaire
VII Tous les exercices
Index

Le mot-nombre peut être selon le contexte

un cardinal : il fait référence alors à la totalité d'un ensemble d'objets en nombre fini. Le cardinal est le nombre d'éléments d'un ensemble.
un ordinal : il fait alors référence à un élément au sein d'un ensemble d'éléments ordonnés et décrit la position relative de cet élément.
une mesure : il réfère à une quantité continue et indique combien d'unités lui correspondent.

Si l'on compte un ensemble d'objets, l'ordre dans lequel on les énumère n'a pas d'importance, seul le dernier nombre que l'on a dit a de l'importance. On retrouve cette problématique dans la situation suivante : ayant un ensemble de

N

objets et un autre ensemble à côté , on dénombre les éléments du second ensemble en commençant à

N + 1

Les entiers naturels → I Qu'est-ce que les entiers naturels ? → I-2 Le mot-nombre

I-3 Définition des entiers dans un contexte cardinal

Les entiers naturels → I Qu'est-ce que les entiers naturels ? → I-3 Définition des entiers dans un contexte cardinal

I Qu'est-ce que les entiers naturels ?
II Les axiomes de Péano
III Applications
IV Nommer les entiers
V Systèmes de numération antique
VI Vocabulaire
VII Tous les exercices
Index

Deux ensembles qui ont même cardinal sont deux ensembles qui ont le même nombre d'éléments. On dit encore que les deux ensembles sont équipotents ou en correspondance terme à terme. On est dans une situation où le mot-nombre quantifie une collection d'éléments et où il s'agit de répondre à la question combien ? . On associe le même mot-nombre à deux ensembles ayant même nombre d'éléments.
Il faut être conscient que, si on a dénombré les éléments d'un ensemble à l'aide de la comptine, le dernier mot-nombre prononcé correspond au nombre d'éléments de l'ensemble. On doit aussi faire abstraction de la nature et des différences éventuelles entre les objets dénombrés ainsi que de leur position spatiale.
La première question qui se pose alors est la comparaison des ensembles du point de vue de la quantité d'objets qu'ils contiennent.
Et le zéro ? Compter le nombre d'éléments d'un ensemble qui n'en contient pas n'est pas très naturel.

Les entiers naturels → I Qu'est-ce que les entiers naturels ? → I-3 Définition des entiers dans un contexte cardinal

I-4 Définition des entiers dans un contexte ordinal

Les entiers naturels → I Qu'est-ce que les entiers naturels ? → I-4 Définition des entiers dans un contexte ordinal

I Qu'est-ce que les entiers naturels ?
II Les axiomes de Péano
III Applications
IV Nommer les entiers
V Systèmes de numération antique
VI Vocabulaire
VII Tous les exercices
Index

La notion d'ordinal est associée à l'idée d'éléments d'une suite ordonnée. Chaque entier ordinal (un mot-nom) a toujours un et un seul successeur. Le mot-nombre décrit l'ordre d'un élément dans un ensemble d'éléments ordonnés. Il s'agit donc de répondre à la question Où .

Les entiers naturels → I Qu'est-ce que les entiers naturels ? → I-4 Définition des entiers dans un contexte ordinal

II Les axiomes de Péano

Les entiers naturels → II Les axiomes de Péano

I Qu'est-ce que les entiers naturels ?
II Les axiomes de Péano
III Applications
IV Nommer les entiers
V Systèmes de numération antique
VI Vocabulaire
VII Tous les exercices
Index

II-1 Axiomes

II-2 Autres formes du principe de récurrence

II-3 Structure additive

II-4 Structure multiplicative

II-5 Structure d'ordre

Les entiers naturels → II Les axiomes de Péano

II-1 Axiomes

Les entiers naturels → II Les axiomes de Péano → II-1 Axiomes

I Qu'est-ce que les entiers naturels ?
II Les axiomes de Péano
III Applications
IV Nommer les entiers
V Systèmes de numération antique
VI Vocabulaire
VII Tous les exercices
Index

On a cherché au 19-ième siècle à donner une définition à ces entiers naturels c'est-à-dire à trouver un certain nombre de propriété minimales permettant de construire l'ensemble

ℕ

des entiers et le caractérisant en un certain sens.
C'est un ensemble

ℕ

vérifiant (en appelant entiers ses éléments) :

A0 :
0 est un entier.
A1 :
Tout entier a un successeur (et un seul, on note $s (a)$ le successeur de $a$ ).
A2 :
0 n'est pas le successeur d'un entier.
A3 :
Si deux entiers ont même successeur, ils sont égaux.
A4 (Principe de récurrence ) :
Soit $A$ un sous-ensemble contenant 0 et le successeur de chacun de ses éléments. Alors, $A$ est l'ensemble $ℕ$ .

Dans le vocabulaire des noms-nombres, le successeur de zéro est un , le successeur de un est deux , le successeur de deux est trois , ... L'ensemble des entiers tels que vous le connaissez vérifie bien ces propriétés.
Quelques remarques sur ces axiomes :

A0 dit que $ℕ$ n'est pas vide. Dans les remarques suivantes, on suppose qu'il est vérifié.
A1 signifie que l'on a une application $s$ de $ℕ$ dans $ℕ$ ; A2 implique que l'image de $s$ ne contient pas 0 ; A3 signifie que cette application est injective.
A2 dit que $ℕ$ possède un premier élément (un ensemble de boules sur un collier, où l'on définit le successeur comme celui qui le suit en tournant dans le sens des aiguilles d'une montre, ne vérifie pas A2.)
On déduit de A4 que Tout entier autre que 0 est le successeur d'un entier (ce que l'on va noter A2b); ainsi, l'image de $s$ est égale à $ℕ - {0}$ . En effet, considérons le sous-ensemble formé $A$ de tous les successeurs et de 0. L'ensemble des successeurs de $A$ est contenu dans l'ensemble des successeurs de $ℕ$ donc dans $A$ . Par A4, c'est donc $ℕ$ .
Un ensemble non vide vérifiant A1, A2 et A3 est infini. En effet, supposons-le fini, on énumère les éléments à partir de 0 dans l'ordre des successeurs (ce qui est permis par A1). Le dernier dans l'énumération ne peut avoir comme successeur $0$ à cause de A2, ni un autre que $0$ à cause de A3.
Remarquons qu'on peut construire des ensembles (finis) vérifiant deux des axiomes parmi A1, A2 et A3 (et vérifiant aussi A4) ;
1. Un ensemble formé de $0$ , $1$ , $2$ ... et $a$ et où le successeur de $a$ est 1 vérifie les axiomes sauf A3. (dessin sur un $ρ$ !).
2. Un ensemble formé de $0$ , $1$ , $2$ ... et $a$ et où le successeur de $a$ est 0 vérifie les axiomes sauf A2. (dessin sur un cercle).
3. Un ensemble formé de $0$ , $1$ , $2$ ... et $a$ vérifie les axiomes sauf A1. (dessin sur un segment).
Il existe des ensembles vérifiant A1, A2 et A3 et vérifiant même A2b mais ne vérifiant pas A4. Pour en construire un, on va supposer connu $ℕ$ et les propriétés de structure d'ordre afin de simplifier la construction et la rendre plus tangible. On prend la réunion de l'ensemble formé des $1 - \frac{1}{n}$ , des $1 + \frac{1}{n}$ , des $3 - \frac{1}{n}$ pour $n \in ℕ - {0}$ . Bien sûr ici, $ℕ$ est un ensemble vérifiant les axiomes ... Le successeur d'un élément est l'élément (unique) de l'ensemble qui lui est plus grand pour la structure d'ordre des réels. Ainsi,
- Le successeur de $0 = 1 - \frac{1}{1}$ est $1 - \frac{1}{2}$ .
- le successeur de $1 - \frac{1}{n}$ est $1 - \frac{1}{n + 1}$ .
- Le successeur de $1 + \frac{1}{n}$ est $1 + \frac{1}{n - 1}$ .
- le successeur de $3 - \frac{1}{n}$ est $3 - \frac{1}{n + 1}$ .
Remarquons que $1$ n'est pas dans l'ensemble et que $0$ est obtenu comme $1 - \frac{1}{1}$ . Tout élément est le successeur d'un autre élément : pour $n \in ℕ - {0}$ ,
- $1 - \frac{1}{n}$ est le successeur de $1 - \frac{1}{n - 1}$ si $n \neq 2$ .
- $1 + \frac{1}{n}$ est le successeur de $1 + \frac{1}{n - 1}$ si $n \neq 2$ .
- $2 = 1 + \frac{1}{1}$ est le successeur de $1 + \frac{1}{2}$
- $3 - \frac{1}{n}$ est le successeur de $3 - \frac{1}{n - 1}$ si $n \neq 2$ .
Cet ensemble $E$ ne vérifie pas A4 : le sous-ensemble $A$ de $E$ formé des $1 - \frac{1}{n}$ avec $n \in ℕ - {0}$ contient 0 et le successeur de chacun de ses éléments se trouve encore dans $A$ ; pourtant $A$ n'est pas égal à $E$ .

Les entiers naturels → II Les axiomes de Péano → II-1 Axiomes

II-2 Autres formes du principe de récurrence

Les entiers naturels → II Les axiomes de Péano → II-2 Autres formes du principe de récurrence

I Qu'est-ce que les entiers naturels ?
II Les axiomes de Péano
III Applications
IV Nommer les entiers
V Systèmes de numération antique
VI Vocabulaire
VII Tous les exercices
Index

Voici une autre forme du principe de récurrence.

Proposition

Soit

P (n)

une propriété dépendant d'un entier naturel

n

. On suppose que

$P (0)$ est vraie ;
$P (n)$ implique $P (s (n))$ pour tout entier naturel $n$ .

Alors,

P (n)

est vraie pour tout entier naturel

n

Démonstration

Soit

A

l'ensemble des entiers

n

tels que la propriété

P (n)

est vraie. L'entier

0

appartient à

A

puisque

P (0)

est vraie. Si

n

est dans

A

, son successeur est aussi dans

A

. Donc, par A4,

A = ℕ

Fin de la démonstration

Les entiers naturels → II Les axiomes de Péano → II-2 Autres formes du principe de récurrence

II-3 Structure additive

Les entiers naturels → II Les axiomes de Péano → II-3 Structure additive

I Qu'est-ce que les entiers naturels ?
II Les axiomes de Péano
III Applications
IV Nommer les entiers
V Systèmes de numération antique
VI Vocabulaire
VII Tous les exercices
Index

Définissons une structure additive sur

ℕ

, c'est-à-dire l'opération addition
On définit récursivement l'addition sur

ℕ

en posant

a + 0 = a

a + s (b) = s (a + b)

pour tous a et b.

Si on note

1 = s (0)

, on peut alors écrire

s (a) = s (a + 0) = a + 1

. Ainsi,

a + 1

est le successeur de

a

Exercice

Montrer que

a + c = a \Rightarrow c = 0

Dès que l'on compare les cardinaux de deux ensembles ou que l'on joint deux ensembles, on est amené à faire une opération additive qui évite de refaire la comptine numérique sur le premier ensemble : on compte les éléments du deuxième ensemble en partant du successeur du cardinal du premier ensemble.

Les entiers naturels → II Les axiomes de Péano → II-3 Structure additive

II-4 Structure multiplicative

Les entiers naturels → II Les axiomes de Péano → II-4 Structure multiplicative

I Qu'est-ce que les entiers naturels ?
II Les axiomes de Péano
III Applications
IV Nommer les entiers
V Systèmes de numération antique
VI Vocabulaire
VII Tous les exercices
Index

La multiplication sur

ℕ

est définie récursivement en posant

a \times 0 = 0

a \times s (b) = (a \times b) + a

autrement dit

a \times 0 = 0

a \times (b + 1) = (a \times b) + a

On a alors par exemple

a \times 1 = a \times (0 + 1) = a \times 0 + a = 0 + a = a

Exercice

Montrer que

a \times b = a \times c \Rightarrow b = c

La définition précédente est liée à la représentation du produit de deux entiers sous forme d'aire : on a un rectangle partagé en carrés, on rajoute une rangée, ...

a s(b) = a b + a
s(b)	=	+
a

Une autre définition, pour laquelle la propriété de commutativité est moins évidente, est

a \times b = {\underset{⏟}{b + \dots + b}}_{a fois}

Les entiers naturels → II Les axiomes de Péano → II-4 Structure multiplicative

II-5 Structure d'ordre

Les entiers naturels → II Les axiomes de Péano → II-5 Structure d'ordre

I Qu'est-ce que les entiers naturels ?
II Les axiomes de Péano
III Applications
IV Nommer les entiers
V Systèmes de numération antique
VI Vocabulaire
VII Tous les exercices
Index

On définit une relation sur

ℕ

a \leq b

s'il existe un entier naturel

c

tel que

a + c = b

. Autrement dit,

b = s (s (\dots s (a) \dots))

.
En particulier

0 \leq a

pour tout

a \in ℕ

. Les propriétés de cette relation sont celles d'un ordre total, c'est-à-dire que pour tous

a

b

c

dans

ℕ

$a \leq a$ ;
si $a \leq b$ et $b \leq a$ , alors $a = b$ ;
si $a \leq b$ et si $b \leq c$ , alors $a \leq c$ ;
on a soit $a \leq b$ , ou $b \leq a$ (ordre total).

Proposition

ℕ

muni de cet ordre est un ensemble bien ordonné : tout ensemble non vide d'entiers naturels possède un plus petit élément.

Autrement dit, si

A

est un sous-ensemble non vide de

ℕ

, il existe un entier

N

A

tel que

n \geq N

pour tout entier

n \in A

.
Démonstration

On considère la propriété suivante :

P (n)

: si

A

est un sous-ensemble de

ℕ

tel que

A

contient un élément inférieur ou égal à

n

, alors

A

possède un plus petit élément.

$P (0)$ est vraie : dans ce cas, un sous-ensemble $A$ comme utilisé dans $P (0)$ contient 0. Son plus petit élément est donc $0$ car $0$ appartient à $A$ et que $0$ est plus petit que tout élément de $ℕ$ donc de $A$ .
Supposons $P (n)$ vraie. Montrons $P (n + 1)$ . Soit $A$ un ensemble de $ℕ$ contenant un élément inférieur ou égal à $n + 1$ . S'il contient un élément inférieur ou égal à $n$ , d'après $P (n)$ , il a un plus petit élément. Sinon, c'est que tous ses éléments sont supérieurs ou égaux à $n + 1$ qui est donc le plus petit élément de $A$ .

Par le principe de récurrence, la propriété

P (n)

est vraie pour tout entier

n

Fin de la démonstration

Proposition

Tout ensemble non vide et fini d'entiers naturels possède un plus grand élément.

Autrement dit, si

A

est un sous-ensemble non vide et fini de

ℕ

, il existe un entier

N

A

tel que

n \leq N

pour tout entier

n \in A

.
Démonstration

On raisonne ici sur le cardinal de l'ensemble. La propriété de récurrence que l'on va prendre est la suivante :

P (n)

: si

A

est de cardinal

n + 1

, alors

A

a un plus grand élément.

$P (0)$ est vrai : si un ensemble d'entiers naturels contient un seul élément, celui-ci est aussi son plus grand élément.
Supposons $P (n)$ vraie. Montrons $P (n + 1)$ . Soit $A$ un sous-ensemble de $ℕ$ de cardinal $n + 1$ . Soit $a_{0}$ le plus petit élément de $A$ et $B$ le sous-ensemble de $A$ obtenu en enlevant $a_{0}$ . Alors, $B$ a $n$ éléments, il admet donc un plus grand élément $b$ d'après $P (n)$ qui est aussi le plus grand élément de $A$ car il est forcément plus grand que $a_{0}$ .

Fin de la démonstration

Les entiers naturels → II Les axiomes de Péano → II-5 Structure d'ordre

III Applications

Les entiers naturels → III Applications

I Qu'est-ce que les entiers naturels ?
II Les axiomes de Péano
III Applications
IV Nommer les entiers
V Systèmes de numération antique
VI Vocabulaire
VII Tous les exercices
Index

III-1 Une histoire de lapins

III-2 Une histoire de croissance

III-3 Des suites classiques et des histoires de prêts bancaires

III-4 Des démonstrations par récurrence

Les entiers naturels → III Applications

III-1 Une histoire de lapins

Les entiers naturels → III Applications → III-1 d'après Fibonacci, 1202

I Qu'est-ce que les entiers naturels ?
II Les axiomes de Péano
III Applications
IV Nommer les entiers
V Systèmes de numération antique
VI Vocabulaire
VII Tous les exercices
Index

Un fermier possède un couple de bébés lapins. Les bébés mettent deux mois pour atteindre leur maturité et engendrent alors un autre couple de lapins au début de chaque mois. Combien de couples de lapins le fermier a-t-il chaque mois ?

Les entiers naturels → III Applications → III-1 d'après Fibonacci, 1202

III-2 Une histoire de croissance

Les entiers naturels → III Applications → III-2 Une histoire de croissance

I Qu'est-ce que les entiers naturels ?
II Les axiomes de Péano
III Applications
IV Nommer les entiers
V Systèmes de numération antique
VI Vocabulaire
VII Tous les exercices
Index

www.mcs.surrey.ac.uk/Personal/R.Knott/Fibonacci/fibnat.html : Suppose that when a plant puts out a new shoot, that shoot has to grow two months before it is strong enough to support branching. If it branches every month after that at the growing point, we get the picture shown here.
A plant that grows very much like this is the sneezewort : Achillea ptarmica.

Les entiers naturels → III Applications → III-2 Une histoire de croissance

III-3 Des suites classiques et des histoires de prêts bancaires

Les entiers naturels → III Applications → III-3 Des suites classiques et des histoires de prêts bancaires

I Qu'est-ce que les entiers naturels ?
II Les axiomes de Péano
III Applications
IV Nommer les entiers
V Systèmes de numération antique
VI Vocabulaire
VII Tous les exercices
Index

La notion de suite est liée aux entiers naturels. On peut les définir de manière explicite ou par récurrence . Voici quelques suites classiques :

Suite arithmétique : $u_{n + 1} = u_{n} + a$ . Formule explicite : $u_{n} = u_{0} + n a$
Suite géométrique : $u_{n + 1} = a \times u_{n}$ . Formule explicite : $u_{n} = a^{n} u_{0}$

Application : Soit

C

le capital emprunté,

τ_{m}

le taux mensuel et

N

le nombre de mensualités et

M

la mensualité.
On note

C_{n}

la somme qui reste à rembourser au bout de

n

mois.
La formule de récurrence qui relie

C_{n + 1}

avec

C_{n}

est la suivante

C_{n + 1} = C_{n} + τ_{m} \times C_{n} - M = (1 + τ_{m}) C_{n} - M

On a donc un mélange de suite arithmétique et de suite géométrique. On cherche un nombre

A

tel que la suite

C_{n} - A

soit géométrique de raison

1 + τ_{m}

. On trouve

τ_{m} A = M

. Donc

A = M / τ_{m}

C_{n} = (1 + τ_{m})^{n} C_{0} - \frac{(1 + τ_{m})^{n} - 1}{τ_{m}} M

Le taux annuel est souvent calculé comme

τ_{a} = 12 τ_{m}

. Or cette formule indique plutôt que

τ_{a} = (1 + τ_{m})^{12} - 1 > 12 τ_{m}

Les entiers naturels → III Applications → III-3 Des suites classiques et des histoires de prêts bancaires

III-4 Des démonstrations par récurrence

Les entiers naturels → III Applications → III-4 Des démonstrations par récurrence

I Qu'est-ce que les entiers naturels ?
II Les axiomes de Péano
III Applications
IV Nommer les entiers
V Systèmes de numération antique
VI Vocabulaire
VII Tous les exercices
Index

Exercice

Démontrer que

(1 + x)^{148} \geq 1 + 428 x

pour

x \geq 0

Exercice

Déterminer le nombre de régions délimités par

n

droites du plan en position générale (deux quelconques de ces droites ne sont pas parallèles et trois quelconques ne sont pas concourantes).

Exercice

Peut-on paver un échiquier de 64 cases dont une est interdite a priori avec des trimonos (pièce formée de trois cases en forme de L).

Par quoi faut-il remplacer 64 pour pouvoir faire une démonstration par récurrence et avoir une propriété pour une infinité de tailles d'échiquiers ?

Les entiers naturels → III Applications → III-4 Des démonstrations par récurrence

IV Nommer les entiers

Les entiers naturels → IV Nommer les entiers

I Qu'est-ce que les entiers naturels ?
II Les axiomes de Péano
III Applications
IV Nommer les entiers
V Systèmes de numération antique
VI Vocabulaire
VII Tous les exercices
Index

L'étude du langage est très intéressante pour comprendre l'évolution de la représentation des entiers. Quelques remarques :

huit, neuf, dix, onze, douze, treize, quatorze, quinze, seize ; il y a une racine commune entre onze et un , douze et deux , et cela jusqu'à seize , mais ensuite on passe à dix-sept, dix huit, dix neuf .
trente et un, trente-deux ... quarante ... on semble aller de dix en dix, puis soixante, soixante-dix, quatre-vingt, quatre-vingt dix . Comme si on revenait en système de numération de base 20.
L'hôpital des quinze-vingts a ouvert, comme l'indique son nom, pour quinze fois vingts personnes, c'est-à-dire pour trois cents personnes.
Un, deux et les autres :
- En russe
  On utilise pour 1 le nominatif singulier, pour 2 à 4 le génitif singulier et pour des nombres plus grands que 5 le génitif pluriel.
- pour les ordinaux
  un / premier , deux / second , trois / troisième , quatre / quatrième
  one / first , two / second , three / third , foor / forth
  Ainsi, il y a dans le langage des noms différents pour les deux premiers nombres ordinaux, par contre à partir de trois, il y a des similitudes de langage.
Dans le Le bourgeois gentilhomme Acte 3 Scène IV (vérifier les comptes)
MONSIEUR JOURDAIN.- Je crois que oui. J'en ai fait un petit mémoire. Le voici. Donné à vous une fois deux cents louis.
DORANTE.- Cela est vrai.
MONSIEUR JOURDAIN.- Une autre fois, six-vingts.
DORANTE.- Oui. MONSIEUR JOURDAIN.- Et une autre fois, cent quarante.
DORANTE.- Vous avez raison.
MONSIEUR JOURDAIN.- Ces trois articles font quatre cent soixante louis, qui valent cinq mille soixante livres. DORANTE.- Le compte est fort bon. Cinq mille soixante livres.
MONSIEUR JOURDAIN.- Mille huit cent trente-deux livres à votre plumassier.
DORANTE.- Justement.
MONSIEUR JOURDAIN.- Deux mille sept cent quatre-vingts livres à votre tailleur.
DORANTE.- Il est vrai.
MONSIEUR JOURDAIN.- Quatre mille trois cent septante-neuf livres douze sols huit deniers à votre marchand. DORANTE.- Fort bien. Douze sols huit deniers; le compte est juste.
MONSIEUR JOURDAIN.- Et mille sept cent quarante-huit livres sept sols quatre deniers à votre sellier. DORANTE.- Tout cela est véritable. Qu'est-ce que cela fait?
MONSIEUR JOURDAIN.- Somme totale, quinze mille huit cents livres.

Les entiers naturels → IV Nommer les entiers

V Systèmes de numération antique

Les entiers naturels → V Systèmes de numération antique

I Qu'est-ce que les entiers naturels ?
II Les axiomes de Péano
III Applications
IV Nommer les entiers
V Systèmes de numération antique
VI Vocabulaire
VII Tous les exercices
Index

La numération que nous utilisons est une numération de position en base 10. Le zéro permet d'indiquer les positions qui manquent.

$158 190 = 0 \times 10^{0} + 9 \times 10^{1} + 10^{2} + 8 \times 10^{3} + 5 \times 10^{4} + 10^{5}$

V-1 Numération égyptienne

V-2 Numération babylonienne

V-3 Numération Maya

V-4 Comparaison

Les entiers naturels → V Systèmes de numération antique

V-1 Numération égyptienne

Les entiers naturels → V Systèmes de numération antique → V-1 Numération égyptienne

I Qu'est-ce que les entiers naturels ?
II Les axiomes de Péano
III Applications
IV Nommer les entiers
V Systèmes de numération antique
VI Vocabulaire
VII Tous les exercices
Index

La numération égyptienne est une numération additive en base 10 : il y a des signes pour les puissances de 10 et on les répète autant de fois que nécessaire.
Ainsi,

100 100 100 100 1000 1000 1000 10 000 10 000 100 000 100 000 100 000

est l'écriture égyptienne de l'entier naturel

323422

.
L'ordre dans lequel ces signes sont mis n'a pas d'importance :
egyptien_10

représentent tous deux l'entier naturel

230

Exercice

Civilisation égyptienne : I
Civilisation égyptienne : II
Civilisation égyptienne : x 10
Civilisation égyptienne : +

Les entiers naturels → V Systèmes de numération antique → V-1 Numération égyptienne

V-2 Numération babylonienne

Les entiers naturels → V Systèmes de numération antique → V-2 Numération babylonienne

I Qu'est-ce que les entiers naturels ?
II Les axiomes de Péano
III Applications
IV Nommer les entiers
V Systèmes de numération antique
VI Vocabulaire
VII Tous les exercices
Index

Les babyloniens utilisaient deux caractères écrits avec des poinçons sur les tablettes : le clou représentant 1 et pouvant être répété jusqu'à 9 fois et le chevron représentant 10 et pouvant être répéter jusqu'à 5 fois :
clou

Ces règles permettent d'écrire les nombres jusqu'à 60 (numération additive en base 10 ). Ensuite les balyloniens représentaient des groupes de 60 unités. Cette numération est donc alors une numération de position en base 60.
Ainsi,

clou chevron chevron chevron clou clou clou chevron chevron chevron chevron

représente l'entier naturel

3 \times 1 + 4 \times 10 + 60 (1 + 3 \times 10) = 1903

.
Les soixantaines ont été mises ici sur la gauche.

Exercice

Civilisation babylonienne : I
Civilisation babylonienne : II

Les entiers naturels → V Systèmes de numération antique → V-2 Numération babylonienne

V-3 Numération Maya

Les entiers naturels → V Systèmes de numération antique → V-3 Numération Maya

I Qu'est-ce que les entiers naturels ?
II Les axiomes de Péano
III Applications
IV Nommer les entiers
V Systèmes de numération antique
VI Vocabulaire
VII Tous les exercices
Index

Les nombres au dessous de 20 s'écrivent selon une numération additive en base 5 (un point pour 1 et une barre pour 5) et selon une numération de position en base 20 de haut en bas. Un symbole représentait une place vide : le zéro.
Ainsi,

représente l'entier naturel

4 \times 20^{3} + 16 \times 20^{2} + 0 \times 20 + 1 = 9601

que l'on peut aussi écrire

$9601 = (\times 5 +) \times 20^{3} + (\times 5 +) \times 20^{2} + (\times 5 +) \times 20 + (\times 5 +)$

Certaines irrégularités avaient lieu dans le cas des dates et des heures. Nous n'en parlons pas ici.

Exercice

Civilisation Maya : I
Civilisation Maya : II

Les entiers naturels → V Systèmes de numération antique → V-3 Numération Maya

V-4 Comparaison

Les entiers naturels → V Systèmes de numération antique → V-4 Comparaison

I Qu'est-ce que les entiers naturels ?
II Les axiomes de Péano
III Applications
IV Nommer les entiers
V Systèmes de numération antique
VI Vocabulaire
VII Tous les exercices
Index

Pour écrire le nombre

999

, il faut

$9 + 9 + 9 = 27$ symboles en numération égyptienne
14 symboles en numération maya :
$999 = 19 + 20 \times 20 + 2 \times 20^{2} = (4 + 3 \times 5) + (0 + 4 \times 5) \times 20 + 2 \times 20^{2}$
19 symboles en numération babylonienne :
$999 = 39 + 16 \times 60 = (9 + 3 \times 10) + (6 + 1 \times 10) \times 60$
$3$ symboles en numération décimale.

Exercice

Nombre de symboles

Les entiers naturels → V Systèmes de numération antique → V-4 Comparaison

VI Vocabulaire

Les entiers naturels → VI Vocabulaire

I Qu'est-ce que les entiers naturels ?
II Les axiomes de Péano
III Applications
IV Nommer les entiers
V Systèmes de numération antique
VI Vocabulaire
VII Tous les exercices
Index

Systèmes de numération :

unaire	1	octal	8
binaire	2	nonaire	9
trinaire	3	décimal	10
quaternaire	4	duodécimal	12
quinaire	5	hexadécimal	16
sénaire	6	vicésimal	20
septénaire	7	sexagésimal	60

Les entiers naturels → VI Vocabulaire

VII Tous les exercices

Les entiers naturels → VII Tous les exercices

I Qu'est-ce que les entiers naturels ?
II Les axiomes de Péano
III Applications
IV Nommer les entiers
V Systèmes de numération antique
VI Vocabulaire
VII Tous les exercices
Index

Civilisation égyptienne : I
Civilisation égyptienne : II
Civilisation égyptienne : x 10
Civilisation égyptienne : +
Civilisation babylonienne : I
Civilisation babylonienne : II
Civilisation Maya : I
Civilisation Maya : II
Nombre de symboles

Les entiers naturels → VII Tous les exercices

document sur les entiers naturels.
: entier naturel,numération, interactive mathematics, interactive math, server side interactivity

Veuillez noter que les pages WIMS sont générées interactivement; elles ne sont pas des fichiers HTML ordinaires. Elles doivent être utilisées interactivement EN LIGNE. Il est inutile pour vous de les ramasser par un programme robot.