Les puissances de nombres
Qu’ont en commun le grand théorème de Fermat, la conjecture de Catalan, le dénombrement de grains de riz sur un échiquier ou encore le problème de Waring ? Ils font tous intervenir des puissances, et ils ont occupé (et occupent encore !) les mathématiciens depuis parfois des siècles.
Les nombres se prêtent avec bonheur à cette « cinquième opération arithmétique » qu’est l’élévation à une puissance donnée. Dès lors, les expérimentations fleurissent, dont vont émerger certaines des plus fameuses conjectures et quelques applications inattendues. En cryptographie, assurer la confidentialité des échanges demande d’utiliser de très grands nombres et l’élévation à une puissance est un outil qui permet d’en obtenir avec un coût modéré en termes de temps de calcul.
Les nombres se prêtent avec bonheur à cette « cinquième opération arithmétique » qu’est l’élévation à une puissance donnée. Dès lors, les expérimentations fleurissent, dont vont émerger certaines des plus fameuses conjectures et quelques applications inattendues. En cryptographie, assurer la confidentialité des échanges demande d’utiliser de très grands nombres et l’élévation à une puissance est un outil qui permet d’en obtenir avec un coût modéré en termes de temps de calcul.
LES ARTICLES
La cinquième opération
Michel Criton
Si les quatre opérations, addition, soustraction, multiplication, division, sont étudiées dès l’école élémentaire, il faut attendre la troisième année de l’enseignement secondaire pour en découvrir une cinquième, l’élévation d’un nombre à une puissance.
De Sissa à RSA
André Bellaïche
À quoi bon élever des nombres à une puissance, sinon pour s’amuser à débusquer quelque propriété arithmétique des entiers naturels ? De manière inattendue, cet art calculatoire ancestral se trouve au cœur de la cryptographie moderne et de la transmission sécurisée de données.
Quand Euler commet des erreurs
Élisabeth Busser
Les plus grands mathématiciens peuvent parfois se tromper. C’est humain ! C’est même arrivé à l’une des légendes des mathématiques, l’immense Leonhard Euler, à propos de sommes de puissances.
Depuis le XVIIIe siècle, un célèbre problème, la conjecture de Waring, défie les mathématiciens. Tout entier N est somme d’au plus quatre carrés, ou d’au plus neuf cubes. De même, un entier n étant donné, N est-il somme d’au plus g(n) puissances n ièmes, et si oui quelle est la plus petite valeur de g(n) ?
En bref : Le fameux nombre 1729
Daniel LignonLes entiers les plus petits qui s’écrivent comme somme de deux cubes de trois manières différentes, puis de quatre manières différentes, et ainsi de suite sont souvent appelés nombres taxicabs.
En bref : Le problème de Catalan
Michel CritonEn 1844, le mathématicien franco-belge Eugène Catalan publie sa célèbre conjecture dans le Journal de Crelle.
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