Teorema fundamentală a aritmeticii, cunoscută şi sub numele de teorema factorizării unice afirmă că orice număr natural {tex}n\ge 2{/tex} se descompune în factori primi în mod unic, exceptând ordinea factorilor.

 

Vom demonstra existenţa descompunerii pentru {tex}n\in N,n\ge 2{/tex}. Pentru n=2, afirmaţia este adevărata deoarece 2 este prim. Presupunem că pentru orice număr {tex}2\le l\le k,l{/tex} se descompune în factori primi şi demonstrăm pentru k+1. Dacă k+1 este prim, afirmaţia are loc. Dacă k+1 este compus, atunci {tex}k+1=a\cdot b{/tex}, unde {tex}2\le a\le k,2\le b\le k{/tex} şi, conform ipotezei de inducţie, {tex}a=p_1\cdot p_2\cdot ...\cdot p_r, b=q_1\cdot q_2\cdot ...\cdot q_s{/tex} cu {tex}p_i,q_j{/tex} prime, deci {tex}k+1=p_1\cdot p_2\cdot ...\cdot p_r\cdot q_1\cdot ...\cdot q_s{/tex}.

Trecem la demonstrarea unicităţii descompunerii lui n. Fie {tex}n=p_1\cdot p_2\cdot ...\cdot p_t{/tex} şi {tex}n=q_1\cdot q_2\cdot ...\cdot q_v{/tex} două factorizări ale lui n, cu {tex}p_i,q_j{/tex} prime. Vom arăta că {tex}t=v{/tex} şi eventual după o reindexare a factorilor, {tex}p_i=q_i{/tex}. Din {tex}p_1|q_1\cdot q_2\cdot ...\cdot q_v{/tex} avem că {tex}p_1{/tex} divide un anumit {tex}a_i{/tex}. Fără a restrânge generalitatea, considerăm că {tex}p_1|q_1{/tex} deci {tex}p_1=q_1{/tex}. Aceasta conduce la {tex}p_1\cdot p_2\cdot ...\cdot p_t=q_1\cdot q_2\cdot ...\cdot q_v{/tex} sau {tex}p_2\cdot p_3\cdot ...\cdot p_t=q_2\cdot q_3\cdot ...\cdot q_v{/tex}. Raţionând analog, dacă {tex}t\le v{/tex} ajungem la egalitatea {tex}p_t=q_t...q_v{/tex}. Cum {tex}p_t,q_t,...,q_v{/tex} sunt prime, rezultă {tex}t=v{/tex} şi {tex}p_t=q_t{/tex}.


Observaţie.
Când se cunosc descompunerile în factori primi a două numere naturale a şi b, {tex}a\ge 2,b\ge 2,d=(a,b){/tex} se poate determina ca fiind {tex}max(A\cap B){/tex}, unde {tex}A=\{x\in N|x|a\}{/tex} şi {tex}B=\{y\in N|y|b\}{/tex}, adică se aleg factorii comuni ai lui a şi b la puterea cea mai mică după care se înmulţesc.

 

Bibliografie: Solomon Marcus, Petruş Alexandrescu, Analiză matematică şi algebră, editura Nomina.