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Prépa, 1re année › Logique et raisonnements › Infinité des nombres premiers

Infinité des nombres premiers : énoncé (MPSI)

Théorème

Infinité des nombres premiers

L'ensemble des nombres premiers est infini.

Démonstration : Infinité des nombres premiers
Démonstration

Preuve par l'absurde

On utilise le fait que tout entier $N\geq 2$ admet au moins un diviseur premier ; ce résultat est démontré par récurrence forte dans la dernière section.

Supposons par l'absurde qu'il n'y ait qu'un nombre fini de nombres premiers $p_1,\dots,p_r$. Posons $N=p_1p_2\cdots p_r+1$. On a $N\geq 2$, donc $N$ admet un diviseur premier $p$. Ce $p$ est l'un des $p_i$, donc $p$ divise $p_1\cdots p_r$. Il divise alors la différence $N-p_1\cdots p_r=1$, ce qui est impossible car $p\geq 2$. L'hypothèse est absurde.

Attention

Contraposée ou absurde

Les deux raisonnements sont proches mais différents. Par contraposée, on part de $\neg Q$ et on doit arriver précisément à $\neg P$. Par l'absurde, pour démontrer $P\Rightarrow Q$, on suppose $P$ et $\neg Q$, et on cherche une contradiction quelconque.

Une preuve par l'absurde qui n'utilise jamais l'hypothèse $P$ est en réalité une preuve directe de $Q$ ; une preuve « par l'absurde » dont la contradiction est « $\neg P$ alors que $P$ » est une contraposée déguisée, qu'il vaut mieux rédiger comme telle.

S’entraîner

Dans le cours

Logique et raisonnements : Infinité des nombres premiers

Voir aussi en Maths expertes : Infinité des nombres premiers