« Entier naturel » : différence entre les versions

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m sauf erreur, rectif du pataquès série d'entiers avec ou sans zéro
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{{Voir homonymes|Entier}}
 
En [[mathématiques]], un '''entier naturel''' est un [[nombre]] permettant fondamentalement de compter des objets considérés comme des unités équivalentes : un jeton, deux jetons… une carte, deux cartes, trois cartes… Un tel nombre entier peut s'écrire avec une suite finie de [[chiffre]]s en [[Écriture décimale positionnelle|notation décimale positionnelle]] (sans [[signes plus et moins|signe]] et sans [[virgule#Mathématiques|virgule]] fractionnaire).
 
L’étude des entiers naturels est l’objet de l’[[arithmétique]], branche des mathématiques, constituée dès l'[[Mathématiques de la Grèce antique|Antiquité grecque]]. Chaque nombre entier a un ''successeur'' unique, c'est-à-dire un entier qui lui est immédiatement supérieur, et la liste des entiers naturels est [[infini]]e<ref>[[Georg Cantor]] est le premier mathématicien à avoir étudié les différents infinis, il s'est appuyé sur l'ensemble ordonné des entiers naturels pour définir une première base d'infini et ensuite mieux découvrir les autres ensembles infinis.</ref>.
 
Les définitions modernes d’'''entier naturel''' sont fondées sur :
* l’[[axiomatisation]] de l’[[arithmétique]]l’arithmétique réalisée par [[Giuseppe Peano|Peano]] et [[Richard Dedekind|Dedekind]] à la fin du {{s-|XIX}} ;
* la construction d’ensembles vérifiant les [[Axiome|axiomes]] de l’[[arithmétique]]l’arithmétique : [[Ernst Zermelo]], quand il a axiomatisé la [[Théorie des ensembles de Zermelo|théorie des ensembles]], a montré que les entiers naturels pouvaient être définis en termes ensemblistes (on utilise aujourd'hui le plus souvent une [[Théorie des ensembles de von Neumann-Bernays-Gödel|méthodethéorie (NBG)]] due à [[John von Neumann|von Neumann]]).
 
La définition originelle, due à [[Richard Dedekind]]<ref>Richard Dedekind. ''Was sind und sollen die Zahlen?'' (1888) {{2e}} éd. Friedrich Vieweg et fils 1893. [https://archive.org/stream/wassindundwasso00dedegoog#page/n42/mode/2up Lire en ligne.]</ref>, de l'ensemble des entiers naturels ne comprend pas le nombre zéro<ref> Sous l'entrée « nombre », le Lexis (1975) définit un « nombre naturel » comme {{Citation|chacun des entiers de la suite 1,2,3, etc.}}, et le Petit Robert (1977) donne {{Citation|À l'origine, et dans le cas le plus simple des nombres naturels (1,2,3,4…)[…]}} ; l'[[Académie française]], dans la neuvième édition de son dictionnaire, sous l'entrée « entier » définit un « nombre entier naturel » comme un « nombre entier positif », et sous l'entrée « positif » précise qu'un « nombre positif » est « supérieur à zéro ».</ref> ; plus récemment une autre définition a été proposée qui inclut zéro. Ces deux définitions coexistent encore aujourd'hui<ref>{{MathWorld|nom_url=NaturalNumber|titre=Natural Number}}.</ref>. Selon les acceptions, la liste des entiers naturels est donc :
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* 0 ; 1 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5 ; 6 ; 7 ; 8 ; 9 ; 10 ; 11 ; …
 
Quelle que soit la définition choisie (entiers commençant à zéro ou commençant à un), l'ensemble des entiers naturels est conventionnellement noté « '''N''' » ou « ℕ », avec tous les risques induits de mésinterprétation. LaCette notation est due à [[Richard Dedekind|Dedekind]] en 1888, qui l'utilise pour l'ensemble des entiers commençant à un. On trouve parfois des notations moins ambiguës exposées dans la section [[#Notations|Notations]].
* Lorsqu'on prend comme définition des entiers naturels les entiers commençant à zéroun, l'ensemble des entiers naturels non nuls est couramment noté « <math>\mathbf{N}^\star</math> » (ou « <math>\mathbb{N}^\star</math> » ou « <math>\mathbf{N}</math>+ »).
* Lorsqu'on prend pour définition des entiers naturels les entiers commençant à unzéro, l'ensemble des entiers positifs ou nuls, (appelés en anglais ''non-negative integers''), est parfois noté « '''<math>\mathbb{N}_0</math>''' ».
 
Les entiers naturels s'identifient aux [[Entier relatif|entiers relatifs]] [[nombre positif|positifs (ou nuls)]], ainsi qu'aux [[nombre rationnel|nombres rationnels]] positifs (ou nuls) pouvant s'écrire sous la forme d'une [[fraction (mathématiques)|fraction]] de dénominateur 1, et d'une manière plus générale aux [[nombre réel|réels]] positifs (ou nuls) de [[partie fractionnaire]] nulle.
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Le nombre est en germe dans l'énumération d'une collection, c'est-à-dire le fait de faire défiler tous ses éléments, un à un et sans répétition. Il prend consistance dans le constat que deux énumérations simultanées (d'un troupeau vers un enclos et de cailloux dans un sac, par exemple) se terminent soit toujours en même temps, soit toujours en décalage. Le nombre est enfin représenté lorsque le sac de cailloux ou le bâton à encoches est utilisé pour indiquer une quantité.
 
Cependant, le concept d'entier ne naît véritablement que lorsqu'il est départi de son représentant, c'est-à-dire lorsqu'il ne représente plus ni cailloux, ni encoches, ni vache : il y a là une première abstraction où chaque objet est considéré comme une unité purepur et sans qualitéqualification ni différence spécifique, générique. Ce processus mental est connu sous le nom d'[[Abstraction (philosophie)|abstraction]] : il est fait abstraction de la qualité de l'objet pour s'intéresser uniquement à la quantité. Une seconde abstraction mène alors à la considération de ces unités comme une collection d'unités<ref>La construction philosophique du concept de nombre est exposée en détail dans ''De l'infini mathématique'' de Louis Couturat.</ref>.
 
[[Euclide]] donne au Livre VII des [[Éléments d'Euclide|''Éléments'']] la définition suivante : « L'unité est ce relativement à quoi tout objet est appelé Un. » Cette abstraction lui permet de définir ensuite le nombre (entier naturel) comme « collection d'unités<ref>Cette définition peut rétrospectivement être appliquée au nombre [[zéro]], une collection ne comprenant aucune unité.</ref> ».
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