Teoria dos números
A
teoria dos números é o ramo da
matemática pura que estuda propriedades dos números em geral, e em particular dos números
inteiros, bem como a larga classe de problemas que surge no seu estudo.
A teoria dos números pode ser subdividida em muitas áreas, de acordo com o método utilizado e do tipo de questão investigada.
O termo “
aritmética” é também utilizado para se referir à teoria dos números. Esse é um termo antigo, que não é mais tão popular como já foi. A teoria dos números foi também chamada de aritmética superior, mas esse termo também caiu em desuso. Entretanto, esse termo ainda aparece nos nomes de objetos matemáticos relacionados (
funções aritméticas,
aritmética de curvas elípticas,
teorema fundamental da aritmética). Esse sentido do termo aritmética não deve ser confundido ou com aritmética elementar, ou com o ramo da
lógica que estuda aritmética de
Peano como um
sistema formal. Os
matemáticos que trabalham na área de teoria dos números são chamados
teoristas dos números.
Tradicionalmente, a teoria dos números é o ramo da
matemática pura que se preocupa com as propriedades dos
números inteiros e que envolve muitos problemas que são facilmente compreendidos mesmo por não-matemáticos. A disciplina veio a ocupar-se com uma classe mais vasta de problemas que surgiram naturalmente do estudo dos números inteiros. A teoria dos números pode ser subdividida em vários campos, de acordo com os métodos que são usados e das questões que são investigadas, a saber:
Sobre a teoria elementar dos números
Normalmente, o primeiro contacto com a teoria dos números é por meio da
teoria elementar dos números. Através desta disciplina podem ser introduzidas propriedades bastante interessantes e notáveis dos
números inteiros, mas, que ao serem propostas como questões a serem resolvidas, ou
teoremas a serem provados, são geralmente de difícil solução ou comprovação. Estas questões estão ligadas basicamente a três tipos de pesquisas, a saber:
- Estudos específicos sobre as propriedades dos números primos;
- Estudos envolvendo a pesquisa de algoritmos eficientes para a aritmética básica;
- Estudos sobre a resolução de equações diofantinas.
Estas questões directamente ligadas ao estudo do conjunto dos
números inteiros e o seu subconjunto: o conjunto dos
números naturais.
A título de ilustração, alguns dos muitos problemas que podem ser focalizados nestas três áreas da teoria elementar dos números são, a seguir, rapidamente comentados.
Propriedades dos números primos
- "Existe uma quantidade infinita de números primos."
Euclides demonstrou este teorema da seguinte forma:
Sabe-se que os números inteiros são primos ou múltiplos de primos. Isso é facilmente verificado quando factorizamos um número inteiro em números primos. Exs: 8 = 2*2*2; 10 = 5*2; 42 = 3*2*7. (lembrando que 2, 3, 5 e 7 são inteiros primos).
Para um número inteiro qualquer "M" temos a sua decomposição em factores primos (fatoração ou factorização) da seguinte forma: (P' * P" * P"' * ...), onde P é um número primo qualquer que faz parte de sua factorização. E sabe-se que nenhum dos números primos que compõem a factorização de M, integram a factorização de M+1. Isso significa que dois números inteiros consecutivos possuem factorizações totalmente diferentes.
A jogada de mestre de Euclides foi que:
Suponhamos que os números primos sejam finitos. Então existe um número hipotético X cuja decomposição em factores primos é a multiplicação de todos os primos existentes (P' * P" * P"' * ...). Sendo assim o número seguinte X+1 não possui na sua factorização nenhum dos primos citados na decomposição em factores do seu antecessor X. Logo
X+1 é outro primo ou multiplo de um primo que não está na lista de primos.
Assim, Euclides provou por 'Absurdo' que o conjunto dos números primos é infinito.