Nombre palindrome
Un nombre palindrome en base est un nombre entier dont l'écriture dans cette base est un palindrome, c'est-à-dire qu'elle se lit de la même façon de la gauche vers la droite ou de la droite vers la gauche. Ainsi, 1, 11, 272 ou 9669 sont des nombres palindromes.

Définition et caractéristiques générales
modifierDéfinition en toute base
modifierUn nombre est palindrome en base si et seulement si il s'écrit dans cette base selon l'une des formes suivantes [1] :
- , quand son écriture en base comprend un nombre pair de chiffres , ce qui peut s'écrire formellement comme : .
- , quand son écriture en base comprend un nombre impair de chiffres , ce qui peut s'écrire formellement comme : .
Ce qui peut également se formuler comme suit :
- avec pour tout .
Formes particulières
modifierCertains nombres palindromes ont une forme et des propriétés qui leur ont valu de se voir attribuer une désignation spécifique, comme :
- nombres uniformes : ce sont les nombres dont l'écriture dans une base est une répétition d'un seul et même chiffre, comme le nombre ;
- répunits : ce sont les nombres uniformes dont l'écriture dans une base est une répétition du chiffre 1, comme le nombre ;
- nombres merveilleux de Demlo : ce sont les nombres pouvant être écrits dans une base sous la forme , comme le nombre .
Nombres palindromes inférieurs à un certain nombre
modifierDans toute base , il y a[2] :
- palindromes de longueur 1, qui sont les nombres à un seul chiffre. Par exemple, en base dix, il y a dix palindromes à un chiffre : ;
- palindromes de longueur 2, qui sont les nombres uniformes à deux chiffres non nuls[3]. Par exemple, en base dix, les neuf palindromes à deux chiffres sont : ;
- palindromes de longueur 3. Par exemple, en base dix, les 90 palindromes à trois chiffres sont : ;
- palindromes de longueur 4. Par exemple, en base dix les 90 palindromes à quatre chiffres sont : ;
- puis palindromes de longueur 5 et autant de longueur 6, de longueur 7 et autant de longueur 8, etc.
Ce qui implique qu'il y a nombres palindromes inférieurs à , inférieurs à , inférieurs à , etc.
Ainsi, par exemple, en base dix, il existe 199 nombres palindromes inférieurs à 104. Il en existe 1 099 inférieurs à 105 et pour les autres exposants de 10n, le nombre de palindromes inférieurs à 10n est: 1 999,10 999,19 999,109 999,199 999,1 099 999,... (suite A070199 de l'OEIS).
Propriétés
modifierLes propriétés suivantes sont valides en toute base , sauf restriction explicitement mentionnée[4].
Propriétés générales
modifier- La série des inverses des nombres palindromes non nuls est convergente quelle que soit la base[5], vers si la base est dix (suite A118031 de l'OEIS).
- Tout nombre entier est palindrome dans toutes les bases (car est alors un nombre à un seul chiffre), et tout est aussi palindrome dans la base (car il s'écrit alors ).
- Dans toute base , tout entier est somme d'au plus trois nombres palindromes, cette borne est optimale car il existe pour toute base supérieure ou égale à deux une infinité d'entiers qui ne sont pas somme de deux nombres palindromes (en base dix, c'est par exemple le cas de )[2].
- Les nombres palindromes de taille paire sont multiples de (voir Liste de critères de divisibilité#Critère de divisibilité par 11).
- Dans toute base , le palindrome est égal au produit de par son "inverse" .
Palindromes générés à partir de répunits
modifierLes répunits sont les palindromes constitués uniquement de chiffres "1". En toute base les premiers répunits s'écrivent : , etc.
Les répunits ont des propriétés particulières relatives aux palindromes, notamment dans des opérations multiplicatives
Carré de répunits
modifierEn toute base , le carré de tout répunit de longueur est un nombre merveilleux de Demlo, donc aussi un palindrome.
- Exemples en base dix : .
Puissances de et triangle de Pascal
modifier
En toute base , le nombre est palindrome, et ses puissances le sont également jusqu'à un exposant dépendant de . Le triangle de Pascal permet de trouver cette limite, ainsi que d'écrire, en base , toutes les puissances de jusqu'à
- Exemples :
- en utilisant le triangle de Pascal (illustration de droite), on peut affirmer qu'en base six les quatre premières puissances du nombre sept () sont palindromes et s'écrivent : ;
- en base neuf, les cinq premières puissances du nombre dix () s'écrivent , qui sont tous des palindromes. Mais n'est pas un palindrome en base neuf, où il s'écrit : .
Puissances de en base
modifierTout entier est palindrome en base , ainsi que , et . En outre, si , , et sont palindromes en base ,et si , et le sont aussi.
- Exemple : dans la base vingt-quatre, les neuf premières puissances de 5 (24=5²-1) sont palindromes, ainsi que la onzième :
| 50 | = | 1 | 55 | = | 5A5 | |
| 51 | = | 5 | 56 | = | 1331 | |
| 52 | = | 11 | 57 | = | 5FF5 | |
| 53 | = | 55 | 58 | = | 14641 | |
| 54 | = | 121 | ||||
| 5A | = | 15AA51 |
Palindromes de la forme "1344...4431", "13566...6531" et "136899...98631"
modifierLe répunit permet de générer une infinité de palindromes aux caractéristiques prévisibles[4] : en toute base on a , et en toute base on a . En outre, dans toute base , en multipliant par les répunits suivants () on obtient une suite de nombres palindromes dont les deux premiers chiffres sont "13" et les deux derniers "31", ces deux groupes étant séparés d'une suite de chiffres "4"[2]. Plus précisément, en posant , on a, en toute base pour :
- Exemples : en toute base supérieure ou égale à cinq , et
La propriété précédente peut être étendue comme suit[2]:
- En toute base , en multipliant par puis par un répunit supérieur à on obtient un palindrome de la forme .
- En toute base , en multipliant par puis par un répunit supérieur à on obtient un palindrome de la forme .
Palindromes en base dix
modifierLa numération en base dix étant la plus couramment utilisée, les nombres palindromes en base dix sont très étudiés. Le tableau ci-dessous donne quelques résultats de recherche relatifs à ces nombres : palindromes pairs ou impairs, carrés, sans carrés, etc.
| 101 | 102 | 103 | 104 | 105 | 106 | 107 | 108 | 109 | 1010 | |
| n naturel | 10 | 19 | 109 | 199 | 1099 | 1999 | 10999 | 19999 | 109999 | 199999 |
| n pair | 5 | 9 | 49 | 89 | 489 | 889 | 4889 | 8889 | 48889 | 88889 |
| n impair | 5 | 10 | 60 | 110 | 610 | 1110 | 6110 | 11110 | 61110 | 111110 |
| n carré parfait | 4 | 7 | 14 | 15 | 20 | 31 | ||||
| n premier | 4 | 5 | 20 | 113 | 781 | 5953 | ||||
| n sans carré | 6 | 12 | 67 | 120 | 675 | 1200 | 6821 | 12160 | + | + |
| n avec carré (μ(n)=0) | 3 | 6 | 41 | 78 | 423 | + | + | + | + | + |
| n carré avec racine première | 2 | 3 | 5 | |||||||
| n avec un nombre pair de facteurs premiers distincts (μ(n)=1) | 2 | 6 | 35 | 56 | 324 | + | + | + | + | + |
| n avec un nombre impair de facteurs premiers distincts (μ(n)=-1) | 5 | 7 | 33 | 65 | 352 | + | + | + | + | + |
| n pair avec un nombre impair de facteurs premiers | ||||||||||
| n pair avec un nombre impair de facteurs premiers distincts | 1 | 2 | 9 | 21 | 100 | + | + | + | + | + |
| n impair avec un nombre impair de facteurs premiers | 0 | 1 | 12 | 37 | 204 | + | + | + | + | + |
| n impair avec un nombre impair de facteurs premiers distincts | 0 | 0 | 4 | 24 | 139 | + | + | + | + | + |
| n pair sans-carré avec un nombre pair de facteurs premiers distincts | 1 | 2 | 11 | 15 | 98 | + | + | + | + | + |
| n impair sans-carré avec un nombre pair de facteurs premiers distincts | 1 | 4 | 24 | 41 | 226 | + | + | + | + | + |
| n impair avec exactement deux facteurs premiers | 1 | 4 | 25 | 39 | 205 | + | + | + | + | + |
| n pair avec exactement deux facteurs premiers | 2 | 3 | 11 | 64 | + | + | + | + | + | |
| n pair avec exactement trois facteurs premiers | 1 | 3 | 14 | 24 | 122 | + | + | + | + | + |
| n pair avec exactement trois facteurs premiers distincts | ||||||||||
| n impair avec exactement trois facteurs premiers | 0 | 1 | 12 | 34 | 173 | + | + | + | + | + |
| n nombre de Carmichael | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1+ | + | + | + | + |
| n pour lequel σ(n) est palindrome | 6 | 10 | 47 | 114 | 688 | + | + | + | + | + |
Buckminster Fuller a qualifié les nombres palindromes « nombres de Schéhérazade » dans son livre Synergetics, parce que Schéhérazade est le nom de la conteuse dans Les Mille et Une (1001) Nuits[6].
Des additions ayant un palindrome pour résultat
modifierPrenez un nombre au hasard. Additionnez le avec son symétrique en lecture. Selon le nombre, en appliquant successivement le même processus au résultat, on peut généralement obtenir un palindrome.
Exemples : 1234 + 4321 = 5555 est un palindrome. Et le palindrome 1991 est obtenu à partir de 149 en deux étapes (149 + 941 = 1090 puis 1090 + 0901 = 1991).
Cette règle semble fonctionner en un nombre fini d'étapes pour presque tous les nombres.
Il est cependant conjecturé qu'elle pourrait ne pas fonctionner pour certains nombres, appelés nombres de Lychrel. Des calculs par ordinateur sur de très grands nombres d'itérations ont en effet échoué à produire un palindrome à partir de certains entiers, le plus petit d'entre eux étant 196.
Bases autres que dix
modifierBase deux
modifierLes nombres palindromes binaires sont : 0, 1, 11, 101, 111, 1001, 1111, 10001, 10101, 11011, 11111, 100001, …
ou, écrits en décimal : 0, 1, 3, 5, 7, 9, 15, 17, 21, 27, 31, 33, …( suite A006995 de l'OEIS).
Tous les nombres de Fermat et de Mersenne sont des nombres palindromes binaires. En effet :
- Un nombre de Fermat est défini par , soit, écrit en base deux : .
- Un nombre de Mersenne est défini par , soit, écrit en base deux : .
Il existe des nombres de Lychrel en base deux[7], notamment le nombre , qui s'écrit en base dix : .
Base dix-huit
modifierEn base dix-huit, certaines puissances de 7 sont palindromes :
| 70 | = | 1 | 74 | = | 777 | |
| 71 | = | 7 | 76 | = | 12321 | |
| 73 | = | 111 | 79 | = | 1367631 |
Nombres palindromes dans plusieurs bases
modifierTout nombre est palindrome dans une infinité de bases puisqu'il l'est dans toutes les bases avec (car est alors un nombre à un seul chiffre). Et tout est également palindrome dans la base (car s'écrit alors ).
La plupart des nombres sont palindromes dans plusieurs bases inférieures au nombre lui-même. Par exemple : et .
est le plus petit nombre palindrome en base deux et en base trois[2]: .
Un nombre non palindrome dans toutes les bases est appelé un nombre strictement non palindrome. Les nombres de ce type forment la suite OEIS A016038 qui commence par : 0, 1, 2, 3, 4, 6, 11, 19, 47, 53, 79, 103, 137, 139, 149, 163, 167, 179, 223, 263, 269, 283, 293, 311, 317, 347, 359, 367, 389, 439, 491, 563, 569, 593, 607, 659, 739, 827, 853, 877, 977, 983, 997, 1019, 1049, 1061, 1187, 1213, 1237, 1367, 1433, 1439, 1447, 1459. Tous les nombres de cette liste supérieurs à 6 sont des nombres premiers.
Nombres palindromes dans la vie courante
modifierLes nombres palindromes se rencontrent dans des domaines très divers :
- Numérologie et religions: 666 serait le nombre de la bête[8] ; 777 est l'âge auquel serait mort le père de Noé ;
- Transports : avions Boeing 707, 747 et 777 ; automobiles Peugeot 202, 404, 505 ou encore BMW 2002 ; locomotives Renfe 333 ; hélicoptères Bell 212, 222, 505, 525 ;
- Littérature : Les contes des Mille et Une Nuits ; Liber 777 du britannique Edward Alexander Crowley ; "888" , livre de Pierre Jovanovic ; la voiture de Donald Duck est immatriculée "313"[9] ; "555", livre d'Hélène Gestern ;
- Cinéma/télévision : Les 101 dalmatiens ; "11" est le nombre tatoué sur le bras d'une héroïne de la série "Stranger Things" ; "1991", titre d'un film québécois de 2018 ;
- Musique : Front 242, groupe de musique belge ; "222", titre d'une chanson de Paul McCartney ; "777", CD album de Lyfe Jennings ; "666", double album vinyle du groupe Aphrodit's Child ; sonate K. 161 de Domenico Scarlatti ;
- Téléphonie : certains pays ont des palindromes comme numéros d'appel d'urgence (101, 111, 191, 999 ) ou indicatifs téléphoniques internationaux (33 pour la France ; 212 pour le Maroc ; etc.) ;
- Physique/chimie : plusieurs éléments ont un nombre atomique palindrome (11 pour le sodium Na, 22 pour le titane Ti, 99 pour l'einsteinium Es, etc.) ;
- Astronomie : de très nombreux objets célestes sont désignés par un nombre palindrome, comme l'astéroïde Amor 1221.
- Munitions : calibres 22, 33, 303, 444, etc.
Notes et références
modifier- ↑ Avec et si n>0.
- 1 2 3 4 5 Jean-Paul Delahaye, « 121, 404 et autres nombres palindromes », Pour la science, no 480, , p. 80-85 (lire en ligne).
- ↑ Car la forme "00" n'est pas admissible.
- 1 2 La restriction, souvent mentionnée, de certaines propriétés à des bases supérieures à un certain entier vient généralement de l'obligation, pour que cette propriété soit vérifiée, de pouvoir utiliser un chiffre "c" tel que . Par exemple, pour pouvoir écrire le nombre , il faut pouvoir utiliser le chiffre "4", donc avoir .
- ↑ Jeffrey Shallit (prop.) et H. Klauser (sol.), « Elementary problems and solutions — B441. Sum of base-b palindrome reciprocals », Fibonacci Quarterly, vol. 19, , p. 469 (lire en ligne).
- ↑ (en) Elena Deza et Michel Deza, Figurate Numbers, Singapour, World Scientific Publishing, , 456 p. (ISBN 978-981-4355-48-3, lire en ligne), p. 277
- ↑ Jean-Paul Delahaye, « Déconcertantes conjectures », Pour la Science, no 367, (lire en ligne).
- ↑ « 666, l'énigme du chiffre de la bête », sur BnF Essentiels (consulté le )
- ↑ « Client Challenge », sur picsou.fandom.com (consulté le )
Voir aussi
modifierArticles connexes
modifierLiens externes
modifierLes nombres palindromes, par Michel Hort