Calculatrice Fonctions Diviseurs sigma_k(n), d(n)
Calculatrice fonctions diviseurs d(n) et sigma_k(n): comptage diviseurs tau, somme diviseurs, classification parfaits abondants deficients, premiers Mersenne.
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Fonctions diviseurs sigma_k(n)
Les fonctions diviseurs sigma_k(n) sont sommes de puissances k-iemes des diviseurs positifs de n: sigma_k(n) = sum_{d|n} d^k. Cas: sigma_0 = d(n) compte diviseurs, sigma_1 = sigma(n) somme, sigma_2 carres.
Definitions
n = 12, diviseurs {1, 2, 3, 4, 6, 12}: d(12) = 6, sigma(12) = 28, sigma_2(12) = 210. Pour p premier: d(p) = 2, sigma(p) = p+1.
Multiplicativite
sigma_k MULTIPLICATIVE. Pour p premier: sigma_k(p^a) = (p^(k(a+1)) - 1) / (p^k - 1) si k != 0; d(p^a) = a + 1.
Nombres parfaits, abondants, deficients
- PARFAIT: sigma(n) = 2n. Exemples: 6, 28, 496.
- ABONDANT: sigma(n) > 2n. 12 (28>24).
- DEFICIENT: sigma(n) < 2n. Majorite.
Nombres parfaits pairs (Euclide-Euler)
Euclide: si 2^p - 1 premier (Mersenne), 2^(p-1)(2^p-1) est parfait. Euler 1747: tous les pairs ont cette forme. 51 parfaits pairs connus (2018). Connectes aux nombres premiers de Mersenne.
Nombres parfaits impairs
Ouvert. Aucun < 10^1500. Majorite conjecture non-existence.
Croissance asymptotique
- d(n) moyenne: ln N + 2 gamma - 1 (Dirichlet 1849).
- d(n) maximum: 2^((1+e) ln n / ln ln n).
- sigma(n) moyenne: pi^2/12 * N.
- sigma(n) maximum: e^gamma n ln ln n.
Connexion zeta Riemann
sum sigma_k(n)/n^s = zeta(s) zeta(s-k). Distribution diviseurs connectee aux zeros zeta.
Nombres amicaux
(m, n) avec sigma(m) - m = n, sigma(n) - n = m. (220, 284) Pythagore. (1184, 1210) Paganini 1866. ~12 millions connus.
Nombres intouchables
n jamais sigma(m) - m. 2, 5, 52, 88, 96, 120... Erdos conjecture infinis.
Applications
- Théorie analytique nombres.
- Cryptographie.
- Systèmes dynamiques.
- Combinatoire partitions.
- Complexite algorithmes.
- Physique statistique.
Histoire
Pythagoriciens parfaits. Euclide 300 av. J.-C. formule pairs. Mersenne 1644 premiers. Euler 1747 reciproque. Dirichlet 1849 asymptotique. Wigert 1907 maxima. Hardy-Ramanujan 1917, Erdos-Kac 1939.
Le probleme des diviseurs de Dirichlet
Le nombre de diviseurs d(n) oscille de facon irreguliere, mais sa moyenne suit une loi precise. Dirichlet demontra en 1849 que la somme d(1) + d(2) + ... + d(n) vaut n ln n + (2 gamma - 1) n + Delta(n), ou gamma est la constante d'Euler-Mascheroni et Delta(n) un terme d'erreur. La question de savoir a quel point Delta(n) peut etre petit est le celebre probleme des diviseurs de Dirichlet, encore ouvert apres plus d'un siecle et demi.
Dirichlet lui-meme demontra Delta(n) = O(racine n), avec la methode de l'hyperbole qui compte les points reticulaires sous xy = n. Depuis l'exposant a ete progressivement abaisse : on sait que Delta(n) est O(n^theta) avec theta aujourd'hui autour de 0,314, et on conjecture que la valeur optimale est theta = 1/4, comme le suggere le terme d'erreur quadratique moyen. C'est un probleme etroitement apparente a celui des points reticulaires dans le cercle de Gauss, tous deux a la frontiere entre theorie analytique des nombres et geometrie discrete.
Suites aliquotes et la conjecture de Catalan-Dickson
En iterant la fonction somme des diviseurs propres s(n) = sigma(n) - n on engendre la suite aliquote de n : on part de n, on calcule s(n), puis s(s(n)) et ainsi de suite. Les nombres parfaits sont des points fixes (s(n) = n), les paires amicales des cycles de longueur deux, les nombres sociables des cycles plus longs. Mais le comportement general de ces suites est etonnamment mysterieux.
La conjecture de Catalan-Dickson affirme que toute suite aliquote soit se termine en atteignant 1 (apres avoir touche un premier), soit entre dans un cycle periodique, restant en tout cas bornee. Personne ne l'a demontree ni refutee : il existe des nombres, les "cinq de Lehmer" a partir de 276, dont les suites aliquotes ont ete calculees sur des milliers de termes sans qu'on sache si elles se terminent ou croissent indefiniment. C'est l'un des problemes les plus fascinants, elementaires a enoncer mais resistants a la solution, de la theorie des nombres.
Mis à jour en juillet 2026
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