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Nombre Complexe

Nombre complexe

En mathématiques, les nombres complexes sont une extension naturelle des nombres réels : ils sont apparus comme intermédiaires de calcul pour résoudre des équations du troisième degré dont on connaissait des solutions mais pour lesquelles l’application des formules de Cardan faisait appel à des racines dont les carrés seraient négatifs. Une conséquence immédiatement visible est que si l’on peut définir, dans le corps des réels, des relations d’ordre compatibles avec l’addition et la multiplication, cela n’est plus possible dans le corps des complexes. Géométriquement, tout nombre complexe peut être représenté comme un point dans un plan appelé le plan complexe. L’ensemble des nombres réels peut être représenté par une droite du plan complexe. Les nombres complexes ont de riches propriétés algébriques et analytiques. Tout polynôme non constant admet autant de racines complexes que son degré. L’étude des fonctions dérivables au sens complexe est une branche des mathématiques appelée analyse complexe. Les nombres complexes furent « inventés » au par les mathématiciens italiens Jérôme Cardan, Raphaël Bombelli et Tartaglia comme intermédiaires de calcul pour trouver des solutions aux équations polynomiales du troisième degré. Il semblerait que ce soit Héron d'Alexandrie qui ait inventé le nombre impossible. La présentation géométrique vient entre autres de l’abbé Buée et d’Argand.

Approche vulgarisée des nombres complexes

Les nombres complexes, comme tout concept mathématique, constituent à la fois une théorie et un outil potentiel. Pour les physiciens, par exemple, les nombres complexes constituent surtout un moyen très commode de simplifier les notations : on manipule deux valeurs distinctes avec un seul nom, une rotation s’exprime par une simple multiplication, etc. Il est ainsi très difficile d’étudier la relativité générale ou la mécanique quantique sans recourir aux nombres et expressions complexes . Il est toutefois utile de les voir autrement que comme une boîte noire (au sens de Norbert Wiener) commode. En effet, ils présentent un aspect double :
- de par leur notation et la facilité de manipulation, ils sont semblables aux nombres « classiques » (entiers, réels…) ;
- de par leur génération, ils ne représentent rien de concret, sont une pure abstraction. Nous allons essayer, dans cette partie, d’avoir une approche rigoureuse mais se raccrochant à des concepts mieux maîtrisés, en suivant le cheminement indiqué par Albert Jacquard [1].

X et i

Lorsque l’on manipule les x d’une équation, inéquation ou système d’(in)équations, on manipule une lettre qui représente un nombre réel inconnu. Parfois, on arrive à la conclusion que ce nombre n’existe pas, par exemple : :\left\

Mathématiques

Les mathématiques peuvent être définies de plusieurs façons, complémentaires :
- la science des nombres et de l’espace
- la science des formes de déduction
- la science des structures, des modèles ou de tous les mondes possibles On pourrait aussi parler de la Mathématique pour souligner que les diverses composantes de celle-ci (algèbre, analyse, géométrie, etc.) sont en fait seulement des façons différentes d'étudier ou de créer des systèmes structurés par des relations (notion généralisée de graphes). Dans cette optique la mathématique est vue comme un édifice à construire ou à reconstruire. Mathématique vient du grec μάθημα (mathêma), science, connaissance, apprentissage (mathematikos : qui aime apprendre). L’origine historique des mathématiques est liée à leurs applications concrètes, le commerce, la mesure des surfaces, la prédiction des évènements astronomiques. L'adjectif mathématique qualifie tout objet, concept ou terme relatif aux mathématiques. Dans ce sens il s'accorde au mot auquel il est associé, contrairement au terme qui désigne la science des mathématiques, qui est le plus souvent employé au pluriel. La Mathématique, au singulier, n'est plus guère usitée que de manière didactique. L'expression « c'est mathématique » signifie qu'il existe une logique interne et inéluctable propre à l'évènement ou à la série d'évènements ainsi commentée. :« La possibilité même de la science mathématique semble une contradiction insoluble. Si cette science n'est déductive qu'en apparence, d'où lui vient cette parfaite rigueur que personne ne songe à mettre en doute ? Si, au contraire, toutes les propositions qu'elle énonce peuvent se tirer les unes des autres par les règles de la logique formelle, comment la mathématique ne se réduit-elle pas à une immense tautologie ? Le syllogisme ne peut rien nous apprendre d'essentiellement nouveau et, si tout devait sortir du principe d'identité, tout devrait aussi pouvoir s'y ramener. » ::Henri Poincaré, La Science et l'hypothèse

Définitions des mathématiques

La science des nombres et de l’espace

L'étude des mathématiques commence avec les nombres, tout d'abord avec les nombres naturels et les nombres entiers. Les règles gouvernant les opérations usuelles sur les nombres (addition, multiplication, soustraction, division) font partie de l'arithmétique élémentaire. L'algèbre élémentaire est fondée sur l'abstraction de ces règles. L'étude des surfaces simples (polygones, cercles,...) forme la géométrie élémentaire...

La science des formes de déduction

Une déduction consiste à partir de prémisses pour arriver à une conclusion en procédant par des étapes logiques. On peut dire que toutes les sciences sont mathématiques, même l’histoire, au sens où elles font toutes des déductions, et parce qu’une déduction a toujours quelque chose de mathématique, pourvu qu’elle soit juste. Cependant, en mathématiques, l’étude de la forme du raisonnement, indépendamment de ses objets, a une importance cruciale. Montrons-le sur un exemple. Les mêmes axiomes, ceux des espaces vectoriels, peuvent être utilisés à la fois pour étudier des espaces géométriques, l’espace euclidien par exemple et pour étudier l’ensemble des solutions d’une équation différentielle linéaire. Les théorèmes sur les espaces vectoriels sont donc valables à la fois pour la géométrie euclidienne et pour les équations différentielles linéaires. On peut considérer que la théorie abstraite des espaces vectoriels consiste à étudier toutes les déductions qui partent des mêmes axiomes, indépendamment des objets auxquels ils sont appliqués. On étudie alors les formes de déduction et non les objets auxquels ces formes sont appliquées. Cette définition convient bien aux mathématiques appliquées. De nombreuses théories abstraites (les nombres entiers et réels, les fonctions réelles de variable(s) réelle(s) et les équations différentielles, les espaces vectoriels, les groupes, la théorie des probabilités, ...) ont une utilité générale pour toutes les sciences, parce qu’elles peuvent être appliquées à de nombreux objets. Le travail des mathématiques appliquées consiste à développer des théories, dont la valeur est universelle, en vue d’aider les autres sciences dans leurs recherches des conséquences.

La science de tous les mondes possibles

Pour un mathématicien, rien n’est impossible, sauf ce qui est contradictoire. Par là, on veut dire qu’un discours non-contradictoire parle d’un monde concevable, imaginable, idéal. Les mondes possibles sont parfois appelés des structures, lorsqu’ils sont très abstraits, ou des modèles. De ce point de vue, la mathématique est la théorie de tout ce qu’on peut imaginer. On croit souvent à tort que la connaissance de tous les possibles est une ambition démesurée et irréalisable mais elle ne l’est pas. Elle est à notre portée. Il est même très facile de connaître des vérités universelles, valables pour tous les possibles, le principe du tiers exclu par exemple. Tout énoncé sur un monde possible y est ou bien vrai, ou bien faux. Ce n’est pas forcément très intéressant mais c’est un début. Le travail des mathématiques pures consiste à augmenter notre capacité à connaître tous les possibles. Il se trouve qu’il y a des théories particulières (les nombres, les groupes, ...) qui jouent un rôle privilégié dans cette connaissance, et qu’elles sont souvent, mais pas toujours, les mêmes que celles qui intéressent les mathématiques appliquées. C’est pourquoi les structures étudiées ont souvent leur origine dans les sciences naturelles, plus communément en physique. Toutefois, un grand nombre de structures sont purement internes aux mathématiques, unifiant différents champs d'application ou étant des outils aidant aux calculs. En fait, les mathématiques sont la science de la mesure.

La logique et les théories des ensembles

La logique énonce les règles, ou principes, qu’il faut respecter pour faire des déductions correctes. Les théories des ensembles sont des théories très générales qui permettent de formuler et de prouver toutes les connaissances mathématiques.
- Fondation des mathématiques Logique
- Logique
- Calcul propositionnel
- Calcul des prédicats
- Déduction naturelle
- Logiques modales
- Théorie des modèles
- Incomplétude Théories des ensembles
- Théorie des ensembles
- Axiomes de Zermelo-Fränkel
- Théorie des catégories

L’arithmétique et les mathématiques discrètes

Arithmétique
- Théorie des nombres
- Congruences
- Divisibilité
- PGCD / PPCM
- Théorème de d'Alembert-Gauss
- Identité de Bézout
- Petit théorème de Fermat
- Équations diophantiennes
- Cohérence des axiomes de l'arithmétique formelle
- Cryptologie
- Fonctions L
- Dernier théorème de Fermat Mathématiques discrètes
- Mathématiques discrètes
- Théorie des graphes

Les géométries


- Géométrie
- Coupe pentagonale de la pyramide à base carrée
- Géométrie euclidienne
- Géométries non euclidiennes
- Écrire les figures de la géométrie
- Géométrie projective
- Géométrie différentielle
- Géométrie algébrique
- Géométrie non commutative
- Courbe plane
- Orientation
- Anamorphose Trigonométrie
- Trigonométrie classique et formules
- Trigonométrie sphérique

L’algèbre


- Algèbre
- Structure algébrique
- Algèbre élémentaire
- Algèbre abstraite
- Théorie des catégories
- Théorie des groupes
- Algèbre linéaire
- Algèbre multilinéaire
- Théorie de la représentation

L’analyse et la topologie

Analyse
- Analyse
- Suites
- Séries
- Analyse réelle
- Nombres complexes, Analyse complexe
- Analyse fonctionnelle
- Algèbre des opérateurs
- Analyse p-adique
- Analyse rigide
- Équations différentielles
- Équations aux dérivées partielles
- Analyse non standard
- Analyse vectorielle
- Intégrale de Lebesgue
- Intégrale de Riemann
- Développement limité Topologie
- Topologie
- Espaces topologiques
- Espaces métriques
- Topologie algébrique
- Théorie des nœuds
- Théorie des tresses
- K-théorie

La théorie des probabilités


- Probabilités
- Statistiques

Mathématiques appliquées

Les domaines des mathématiques appliquées utilisent la connaissance des mathématiques à fin de résolution des problèmes du monde réel.
- Recherche opérationnelle
- Optimisation
- Modèle mathématique
- Probabilité
- Statistiques
- Mathématiques financières
- Mathématiques commerciales

Mathématiques récréatives


- Mathématiques récréatives
- Jeux mathématiques

Mathématiques élémentaires (non universitaires)


- Mathématiques élémentaires
- Algèbre élémentaire
- Analyse élémentaire
- Arithmétique élémentaire
- Géométrie élémentaire
  - Aire de surfaces usuelles
  - Solides usuels
  - Volume de solides usuels
- Logique élémentaire
- Probabilité élémentaire
- Statistique élémentaire Statistique élémentaire Techniques de calcul
- Techniques de calcul mental
- Règle à calcul
- Boulier
- Liste des articles de technique de calcul
- Critère de divisibilité
- Calculs de longueur

Histoire des mathématiques


- Histoire des mathématiques
- Histoire des polynômes
- Histoire du calcul infinitésimal

Voir aussi

Annexes


- Wikipédia:Index thématique
- Mathématiciens célèbres
- Abréviations en mathématiques
- Associations de mathématiciens
  - :en:Clay Mathematics Institute
  - Association Bourbaki
  - Femmes et mathématiques
  - Société Mathématique de France
  - Société de Mathématiques Appliquées et Industrielles
- Concours de mathématique
  - Olympiades de mathématiques
- Médaille Fields
- Nombre
- Norme d'opérateur
- Numération
  - Numération romaine
- Tables
  - Table d'addition
  - Table de multiplication
  - Table des bases
  - Table des diviseurs
  - Table des facteurs premiers
  - Table des symboles mathématiques
  - Table de constantes mathématiques
  - Table de limites
  - Table de dérivées
  - Table de primitives
  - Table d'intégrales

Liens internes


- Conjecture
- Construction des objets courants
- Erreur de signes
- Langage formel mathématique
- Liste des articles de mathématiques
- Liste des fonctions mathématiques
- Liste des nombres
  - Ordre de grandeur (nombre)
- Nombre figuré
- Liste des 23 problèmes de Hilbert
- Vocabulaire multilingue mathématique

Liens externes


- [http://math-editor.sourceforge.net/fr Barre Maths] Un modèle libre pour Microsoft Word permettant d'écrire des formules mathématiques très efficacement
- [http://www.apprendre-en-ligne.net/madimu/ Madimu] Un cours complet sur tous les thèmes traités de la 1ère à la 3e année de lycée... en Suisse
- [http://dmoz.org/World/Fran%c3%a7ais/Sciences/Math%c3%a9matiques/ Répertoire Mathématiques dmoz.org]
- [http://www.les-mathematiques.net www.les-mathematiques.net] Cours de qualité niveau deug/licence/agreg
- http://planetmath.org/ : encyclopédie collaborative, libre (GFDL) en anglais sur les mathématiques.
- [http://www.ilemaths.net l'île des mathématiques] : cours et exercices pour le collège et lycée, forums d'entraide scolaire.
- [http://www.mathematex.net/phpBB2/index.php MathemateX] Forum d'entraide mathématiques avec support Latex
- [http://www.maths-forum.com/ Forum Mathématiques] Forum d'entraide mathématiques
- [http://www.ac-creteil.fr/Colleges/93/jmoulinmontreuil/mathematiques/menu/frameset.html Maths au collège :] animations Flash illustrant les plus célèbres démonstrations du théorème de Pythagore, des illusions d'optique et des courbes du plan tracées dynamiquement (hypocycloïdes...).
- [http://maxima.sourceforge.net/ Maxima], le logiciel libre (GPL) le plus sophistiqué pour les opérations algébriques.
- [http://pari.math.u-bordeaux.fr/ PARI/GP], un logiciel libre très utilisé en théorie des nombres.
- [http://www.chez.com/ophtasurf/illusion.htm Illusions d'optique] : des centaines d'illusions d'optique géométriques
- [http://perso.wanadoo.fr/jpq/ perso.wanadoo.fr/jpq/] propose des animations Java pour illustrer des notions de mathématiques et en particulier de probabilités.
- [http://perso.wanadoo.fr/gilles.costantini Bac à Maths] des documents étoffés pour le lycée et les études supérieures.
- [http://www.mathprepa.com Mathprépa.com] : une zone de mathématiques pour étudiants en classes préparatoires
- [http://www.xasa.com/directorio/mozilla/Top/World/Fran%c3%a7ais/Sciences/Math%c3%a9matiques/ Répertoire, Usenet]
- [http://www.forum.math.ulg.ac.be/ Math en ligne] : Forum d'aide en math fait par l'université de Liège
- [http://www.chronomath.com/ Chronomath] : Une chronologie des mathématiques très riche.
- [http://www.maths-express.com/ Maths-Express] : Des annales pour le baccalauréat, concours général et olympiades.
- [http://forum.maths-express.net/ Forum de maths] : Pour les élèves de lycée préparant le baccalauréat, le concours général ou les olympiades.
- [news:fr.sci.maths Forum Usenet francophone]; ses [http://groups.google.fr/groups?q=insubject%3AFAQ+OR+insubject%3Aconseils+group%3Afr.sci.maths&scoring=d&filter=0 FAQ et CU]
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Nombre réel

Cet article traite de l'histoire des nombres réels, de leurs raisons d'être et en décrit les propriétés essentielles. La construction des nombres réels est traitée dans un autre article.

Des nombres et de leurs origines

Problématique et première solution

Depuis l'Antiquité la représentation d'une grandeur mesurable a répondu à un besoin. La première réponse fut la construction des nombres rationnels. Cette solution est finalement performante. Elle permet d'approximer toute longueur avec une précision supérieure à nos besoins. Les premiers systèmes connus sont ceux des Sumériens, ce sont en effet les premiers qui ont noté et donc laissé une trace visible de leurs pensées. Non seulement la notion de fraction était formalisée, mais cette notion était normalisée et des dénominateurs, que l'habitude avait rendu intuitifs, étaient communs à tout leur peuple. Leur habitude a perduré jusqu'à nous dans quelques domaines. La représentation du temps est une trace vivante de leur manière de représenter une grandeur mesurable. Illustrons nos propos par un exemple : comment exprimer 20.695=\frac en sumérien ? Les Sumériens disent que la durée est d'approximativement 20 jours car ils remarquent que \frac=20+\frac. Ensuite ils disent que la durée est plus précisement 20 jours et une demie journée car ils remarquent que \frac=20+\frac+\frac. Enfin on trouve 20 jours une demie journée 4 heures 40 minutes et 48 secondes car \frac=20+\frac+\frac+\frac+\frac. Nous utilisons encore leur système aujourd'hui.

La formalisation d'Euclide

fraction La première formalisation construite en système que l'on connaisse est le fruit du travail d'Euclide au . Sa construction rédigée dans 13 livres appelés Éléments d'Euclide, apporte deux grandes idées d'un apport majeur dans l'histoire des mathématiques. :Les mathématiques sont formalisées avec des axiomes, des théorèmes et des preuves. On peut alors construire un système, avec des théorèmes dont les preuves s'appuient sur d'autres théorèmes. Les mathématiques sont classées en catégories, la géométrie et l'arithmétique en sont les deux plus grandes. Parler de construction prend alors tout son sens. :Un pont est bati entre les deux grandes catégories. Cette démarche, permettant d'utiliser des résultats d'une des branches des mathématiques pour éclairer une autre branche est des plus fécondes. Les nombres sont mis en correspondance avec les points d'une droite orientée, appelée droite réelle. Considérons une droite D contenant un point O que par convention nous appellerons origine. Soit un point I distinct de O appartenant à D que nous identifierons au nombre 1. Par convention nous dirons que la distance de O à I est égal à 1 et que l'orientation de la droite est celle de O vers I. À tout point M de la droite, on associe la distance entre O et M. Si M et I sont du même coté par rapport à O alors la distance est comptée positivement, sinon elle est négative. Ce nombre est appelé abscisse du point M considéré. Cette relation que notre formalisation actuelle appelle bijection permet d'identifier un nombre réel à un point d'une droite. Nous verrons que cette approche n'a pas tardé à fournir des résultats aussi troublants que fondamentaux.
Droite réelle
l'abscisse du point Q est égale à -\frac=-3, OI et OQ désignant les distances de O à I et de O à Q respectivement

Problèmes des nombres rationnels

Le début des problèmes

Droite réelle Le pont entre l'arithmétique et la géométrie ne tarda pas à porter ces fruits. Une incohérence apparu.
- Une longueur dont le carré est égal à 2 existe. Un raisonnement mathématique, déjà vieux à l'époque d'Euclide, montre qu'il est possible de construire un carré B de surface double de celle d'un carré initial A que l'on choisit de coté 1. Si l'on note l la longueur du coté du carré B, qui est égal à à la longueur de la diagonale du carré A, alors on vérifie l'égalité l2 = 2. Voilà un raisonnement simple et imparable qui nous vient de la géométrie.
- Une longueur dont le carré est égal à 2 n'existe pas sous forme de fraction. Quelques résultats sont déjà connus en arithmétique, par exemple le lemme d'Euclide. A partir de ce lemme on montre qu'aucun nombre ne peut avoir de carré égal à 2. Ici, nombre signifie fraction car il rien d'autre n'est encore imaginable. La démonstration est donnée en appendice. Voilà un raisonnement simple et imparable qui nous vient de l'arithmétique. Nous voilà devant une situation incompréhensible. Les mathématiques sont capables de prouver à la fois qu'une proposition est vrai et fausse. Pourtant aucune erreur n'est visible. Il faudra plus de deux millénaires pour que l'humanité comprennent pourquoi les rationnels ne représentent qu'imparfaitement la droite réelle et comment bien les représenter. Cette histoire est l'histoire des nombres réels. Il est à noter que Pythagore savait probablement que certaines racines sont irrationnelles. En revanche, la première formalisation dans un véritable corpus mathématique construit nous vient d'Euclide.

Les problèmes continuent

Pythagore Si les fractions permettent effectivement d'exprimer toute longueur avec la précision souhaitée, il faut néanmoins comprendre que les opérations et particulièrement la division devient véritablement complexe si le système de numération n'est pas adapté. Le problème est parfaitement décrit par l'article Fraction égyptienne qui propose quelques exemples concrets. L'école mathématique grec, tout de même mieux équipée que ses confrêres égyptiens se désintéressa de cette problématique, à quelques exceptions notoire comme Diophante d'Alexandrie. Il fallu une autre source de savoir. Elle vint de perse par le mathématicien Abou Jafar Muhammad Ibn Mūsa al-Khuwārizmī pour introduire dans la pensée européenne du moyen-age des concepts comme la numérotation indienne, le zéro et une pensée de type algèbrique et non uniquement géométrique. Il fallu encore des siècles pour découvrir des notations pratiques et un système décimal véritablement opérationnel. Un deuxième problème apparaît. Peut-on écrire toutes les fractions de manière décimal ? La réponse est oui à condition d'accepter que les suite de décimales ne s'arrètent pas. Or une analyse des développements décimaux montre que la suite de décimales est périodique pour une fraction. Et si la suite des décimales ne l'est pas ? Par exemple, le nombre 0.1010010001... correspond il à une longueur? Notre intuition nous dit que oui, mais la raison montre que cette valeur ne peut être une fraction. Quel sens lui donner alors?

Les problèmes s'aggravent

développements décimaux Durant la deuxième partie du , Isaac Newton et Gottfried Wilhelm von Leibniz inventent une toute nouvelle branche des mathématiques. On l'appelle maintenant l' analyse, à l'époque elle était connue sous le nom de calcul infinitésimal. Cette branche acquiert presque immédiatement une renommée immense car elle est la base d'une toute nouvelle théorie physique universelle : la théorie de la gravité newtonienne. Une des raisons de cette renommée est la résolution d'une vieille question, à savoir si la terre tourne autour du soleil ou l'inverse. calcul infinitésimal Or le calcul infinitésimal ne peut se démontrer rigoureusement dans l'ensemble des nombres rationnels. Si les calculs sont justes, ils sont exprimés dans un langage d'une extrème complexité et les preuves procèdent plus de l'intuition que d'une explicitation formelle limpide. Pour comprendre la raison de l'impossibilité de la construction de l'analyse dans l'ensemble des fractions, il faut savoir que cette branche des mathématiques se fondent sur l'analyse des infiniments petits. Or on pourrait intuitivement comparer les nombres rationnels à une infinité de petits grains de sable (de taille infiniment petite) sur la droite réelle mais qui laisse plus de trous que de matière. Or l'analyse ne peut se contenter d'un tel support, la raison est rigoureusement donnée en appendice. Elle demande pour support un espace complet. Le mot est ici utilisé dans un double sens, le sens intuitif qui signifie que l'infinité de petits trous doit être bouchés et le sens que les mathématiciens donnent aujourd'hui plus abstrait mais rigoureusement formalisé. Cette notion est tellement importante qu'elle deviendra à l'aube du une large branche des mathématiques appelée topologie.

Après 2200 ans : la solution

La construction

topologie L'analyse permet une intuition de plus en plus précise sur la topologie des nombres. Un siècle sera alors suffisant pour permettre de construire rigoureusement les nombres réels c'est à dire boucher les trous. Comment ont ils fait? construire rigoureusement les nombres réels Comme parfois en mathématiques, quand un problème arrive à maturité, ce n'est pas un mais deux penseurs qui résolvent la difficulté. C'est ce qui arriva. La premier à avoir défini un concept permettant de résoudre la problématique de la construction des nombres réels est Augustin Louis Cauchy. Son approche est restée la plus fructueuse. Elle s'applique à bien d'autres cas que celui des nombres réels. Son idée est la suivante: une suite de nombres devrait converger (c'est à dire avoir une limite), si, au bout d'un certain temps, tous les éléments de la suite sont à une distance les un des autres aussi petite que l'on veut. Cette idée est formalisée dans l'article Suite de Cauchy. Considérons la suite 1 puis 1,4 puis 1.41 et ainsi de suite en alignant petit à petit toutes les décimales de \sqrt 2, cette suite est vérifie le critère de Cauchy. Sa limite est un bon candidat pour représenter la racine carré de 2 et cette approche permet de constuire les nombres réels. Le deuxième fût Richard Dedekind dans son ouvrage Was sind und was sollen die Zahlen (ce que sont et ce que doivent être les nombres). C'est la plus simple, il étudie la relation d'ordre sur les fractions. Son idée consiste à considérer les coupures, par exemple tous les nombres négatifs ou dont le carré est plus petit que 2. Cet objet est aussi un bon candidat pour représenter la racine carré de 2. Ces deux méthodes construisent le même ensemble, les nombres réels.

La solution est plus riche que prévue

coupures Le montrera que cette nouvelle structure, l'ensemble des nombres réels ses opérations et sa relation d'ordre, non seulement remplit intégralement ses promesses mais va largement au delà.
- Non seulement le paradoxe de la \sqrt est résolu, mais un théorème puissant: le Théorème des valeurs intermédiaires permet de construire toutes les fonctions réciproques nécessaires, aussi bien de la forme des radicaux avec les fonctions de type x \rightarrow \sqrt[n], que dans le cas des fonctions trigonométriques.
- Non seulement les développements décimaux infinis ont maintenant un sens, mais en plus, il devient possible de mieux comprendre les nombres réels et de les classifier. Ainsi en dehors des fractions rationnelles on découvre le corps des nombres algébriques c'est à dire des nombres qui sont racines d'un polynôme à coefficients entiers. Les travaux de Carl Friedrich Gauss et de Pierre-Laurent Wantzel sous la forme du théorème de Gauss-Wantzel résolvent l'essentiel des problèmes insolubles depuis l'antiquité sur la construction à la règle et au compas, comme la trisection de l'angle ou la duplication du cube. Le plus beau d'entre eux: la quadrature du cercle demandera plus de travail. Une nouvelle famille de nombres est exhibée: les transcendants qui ne sont racines d'aucune équation polynômiale à coefficients entiers. Joseph Liouville prouve l'existence de tels nombres, en exhibe les premiers exemples et trouve les premiers outils de démonstration. La démonstration de la transcendatalité de π prouve alors l'inexistance de solution à la quadrature du cercle.
- Enfin, le Théorème de Rolle, est généralisée et permet la démonstration d'un résultat essentiel pour l'analyse. Le comportement infinitésimal d'une fonction, par exemple le fait que la dérivée soit toujours positive, permet de déduire un comportement global. Cela signifie par exemple, que si un solide se déplace sur une droite avec une vitesse toujours positive, alors le solide a avancé (c'est à dire qu'il n'a pas reculé). Ce résultat, intuitivement évident, a demandé des siècles d'efforts pour pouvoir être démontré. Mais cette propriété est si basique, que sans capacité de démonstration, il fallait bien se fonder sur les conjectures à l'époque indémontrable.

Propriétés de R

Si l'on souhaite être bref, on peut caractériser l'ensemble des nombres réels que l'on note en général \mathbb R, par la phrase de David Hilbert: \mathbb R est le dernier corps commutatif archimédien et il est complet. Dernier signifie que tout corps commutatif archimédien est isomorphe à un sous ensemble de \mathbb R. Ici isomorphe signifie intuitivement qu'il possède la même forme, ou se comporte exactement de la même manière, on peut donc sans grande difficulté, dire qu'ils sont les mêmes.

Approche axiomatique

isomorphe Une approche axiomatique consiste à caractériser un concept par une ou une série de définitions. Ce point de vue, dont Hilbert est le précurseur dans son formalisme moderne, s'est révélé extrêmement fécond au . Des notions comme la topologie, la théorie de la mesure, ou les probabilités se définissent maintenant par une axiomatique. Une approche axiomatique suppose une compréhension parfaite de la structure en question et permet une démonstration des théorèmes uniquement à partir de ces définitions. C'est la raison pour laquelle de bonnes définitions peuvent en mathématiques s'avérer si puissantes. L'approche axiomatique de \mathbb R ne montre néanmoins pas son existence. Il apparaît alors nécessaire de construire cette structure. Cette question est traitée dans l'article Construction des nombres réels. La définition axiomatique nous est essentiellement donnée en introduction. \mathbb R est l'unique corps commutatif totalement ordonné qui satisfait l'axiome de la borne supérieure à un isomorphisme près.
- \mathbb R est un corps commutatif. \mathbb R est donc une structure algébrique pure autrement dit toutes ses lois sont internes. En effet l'addition (respectivement la multiplication) s'appliquent à deux nombres réels pour donner un troisième nombre réel. \mathbb R est un corps, ses deux opérations, l'addition et la multiplication, possèdent donc toutes les propriétés usuelles. Un corps est commutatif si sa deuxième opération, ici la multiplication, est commutative.
- \mathbb R est un corps totalement ordonné . Cela signifie que tous les nombres peuvent être comparés entre eux (l'un est soit plus grand, soit plus petit, soit égal à l'autre) et que cette relation respecte l'addition et la multiplication. En langage mathématique on a:
  - :\forall a,b,c \in \mathbb \quad a>b \; \Rightarrow a+c>b+c\;;
  - :\forall a,b \in \mathbb \;\forall c \in \mathbb_+^
- \quad a>b \; \Rightarrow a\times c>b\times c\;
- L'axiome de la borne supérieure s'exprime de la manière suivante : si un ensemble A est non vide et majoré, autrement dit s'il existe un nombre donné plus grand ou égal à chaque élément de A; alors A admet une borne supérieure, c'est le plus petit des majorants. Le dernier axiome différencie \mathbb R de tous les autres corps. Il existe en effet une infinité de corps commutatifs totalement ordonnés, mais un seul satisfait l'axiome de la borne supérieure.

Relation d'ordre

catégorie:Théorie des ordres Une relation d’ordre dans un ensemble E est une relation binaire dans cet ensemble qui permet de comparer ses éléments entre eux de manière cohérente. Un ensemble muni d’une relation d’ordre est un ensemble ordonné ou tout simplement un ordre.

Présentation

Principales propriétés d’une relation binaire


- Réflexivité : Une relation binaire \mathcal est : :
- réflexive, si elle met tout élément en relation avec lui-même, c’est-à-dire si : :: \forall x \in E , \ x \mathcal x \, :
- irréflexive, si aucun élément n’est en relation avec lui-même, c’est-à-dire si : :: \forall x \in E , \ x \not \!\,\mathcal x \, :
- aréflexive dans les autres cas.
- Symétrie : Une relation binaire \mathcal est : :
- symétrique, si tout antécédent est image de ses images, c’est-à-dire si : :: \forall x \in E , \forall y \in E , \ ( x \mathcal y ) \Rightarrow ( y \mathcal x ) \, :
- (faiblement) antisymétrique, si les éléments distincts ne sont jamais en relation mutuelle, c’est-à-dire si : :: \forall x \in E , \forall y \in E , \ [ ( x \mathcal y ) \wedge ( y \mathcal x ) ] \Rightarrow [ x = y ] \, :
- dissymétrique dans les autres cas.
  - une relation \mathcal sera fortement antisymétrique (ou asymétrique) si aucune paire d'éléments, distincts ou non, ne sont jamais en relation mutuelle, c'est-à-dire si : :: \forall x \in E , \forall y \in E , \ ( x \mathcal y ) \Rightarrow ( y \not \!\,\mathcal x ) \, ::on peut montrer qu'il est équivalent pour une relation binaire d'être fortement antisymétrique ou d'être faiblement antisymétrique et irréflexive.
- Transitivité : Une relation binaire \mathcal est : :
- transitive, si tout élément est image de tout antécédent de ses antécédents, c'est-à-dire lorsque si un élément est image d'un autre élément, alors toutes ses images sont images de cet autre élément, ou encore si : :: \forall x \in E , \forall y \in E , \forall z \in E , \ [ ( x \mathcal y ) \wedge ( y \mathcal z ) ] \Rightarrow [ x \mathcal z ] \, :
- antitransitive, si tout élément n'est image d'aucun antécédent de ses antécédents, c'est-à-dire si : :: \forall x \in E , \forall y \in E , \forall z \in E , \ [ ( x \mathcal y ) \wedge ( y \mathcal z ) ] \Rightarrow [ x \not \!\,\mathcal z ] \, :
- circulaire, si tout élément est antécédent de tout antécédent de ses antécédents, c'est-à-dire si : :: \forall x \in E , \forall y \in E , \forall z \in E , \ [ ( x \mathcal y ) \wedge ( y \mathcal z ) ] \Rightarrow [ z \mathcal x ] \, :
- anticirculaire, si tout élément n'est antécédent d'aucun antécédent de ses antécédents, c'est-à-dire si : :: \forall x \in E , \forall y \in E , \forall z \in E , \ [ ( x \mathcal y ) \wedge ( y \mathcal z ) ] \Rightarrow [ z \not \!\,\mathcal x ] \,

Semi-ordre

Pour permettre la comparaison d'éléments, une relation binaire doit avant tout être antisymétrique; pour que cette comparaison soit cohérente pour l'ensemble des éléments, il faut que la relation soit aussi transitive. Un semi-ordre est ainsi une relation binaire (faiblement) antisymétrique et transitive.

Définition

Une relation d'ordre large est un semi-ordre réflexif, c'est-à-dire une relation binaire réflexive, faiblement antisymétrique et transitive. L'ordre large est noté dans le cas général par « ≤ ». Une relation d'ordre strict est un semi-ordre irréflexif, c'est-à-dire une relation binaire fortement antisymétrique et transitive. L'ordre strict est noté dans le cas général par « <\, ».

Notions dérivées

Pré-ordre

Un pré-ordre est une relation binaire réflexive et transitive. Ce serait une relation d’ordre dans laquelle on autoriserait les cycles non triviaux (c’est-à-dire des cycles de plus d’un élément). Ajouter l’antisymétrie rend impossible la présence de ces cycles non triviaux.

Ordre dual

Les notions d’ordre large et d’ordre strict sont duales : à tout ordre large correspond un et un seul ordre strict dual obtenu en ôtant les couples ( x , x ) du graphe de la relation, et inversement, à tout ordre strict correspond un et un seul ordre large dual obtenu en ajoutant tous les couples ( x , x ) possibles au graphe; en résumé :   G( ≤ ) = G( <\, ) ∪ ΔE   et   G( <\, ) = G( ≤ )   \   ΔE.   C’est pourquoi on ne considère souvent que les relations d’ordre large, que l’on appelle alors relations d’ordre sans autre précision.

Ordre réciproque


- La correspondance réciproque d’un ordre large est encore un ordre large, appelé ordre large réciproque et noté « ≥ ».
- La correspondance réciproque d’un ordre strict est encore un ordre strict, appelé ordre strict réciproque et noté « >\, ». Pour un ordre donné, l’ordre dual de son réciproque se confond avec l’ordre réciproque de son dual.

Ordre complémentaire


- la correspondance complémentaire d’un ordre large est un ordre strict, appelé ordre strict complémentaire de l’ordre initial.
- De même, l’ordre large complémentaire d’un ordre strict est sa correspondance complémentaire.

Ordre total, ordre partiel


- Une relation d’ordre large est totale si pour tous x, y dans E, on a soit   xy,   soit   yx : :∀ x, yE, ( xy ) ∨ ( yx ) :L’ensemble E est alors dit totalement ordonné. On dit aussi que la relation d’ordre « ≤ » est totale ou que ( E, ≤ ) est un ordre total.
- Quand une relation d’ordre large est totale, la relation d’ordre strict duale est connexe, c’est-à-dire que pour tous x, y distincts dans E, on a soit   x <\, y,   soit   y <\, x : :∀ x, yE, ( x <\, y ) ∨ ( y <\, x ) ∨ ( x = y ) :On dit alors par abus de langage que la relation d’ordre « <\, » est totale ou que ( E, <\, ) est un ordre total.
- Une relation d’ordre est partielle si elle n’est pas totale . Alors : :∃ x ∈ E, ∃ y ∈ E / ¬ ( xy ) ∧ ¬ ( yx ) :L’ensemble E est alors dit partiellement ordonné. L’ordre complémentaire d’un ordre total se confond avec l’ordre réciproque de son dual, mais ce n’est pas vrai pour un ordre partiel. C’est pourquoi, dans la définition de l’ordre partiel ci-dessus, il ne faut surtout pas remplacer les négations « ¬ ( xy ) » par « ( x >\, y ) ».

Autres notions


- Toute paire d’éléments x et y telle que ( xy ) ∨ ( yx ) est dite comparable. La comparabilité est en quelque sorte la symétrisation d’une relation d’ordre. Ainsi un ordre total est un ordre dont tous les éléments sont deux à deux comparables.
- Une relation d’ordre « ≤ » sur un ensemble E muni d’une loi de composition interne «
- \, » est compatible avec cette loi si et seulement si : :pour tous x, y et z de E, si   xy,   alors   x
- \, z   ≤   y
- \, z   et   z
- \, x   ≤   z
- \, y.
- Un ordre large est dit bien fondé si l’ordre strict dual est une relation bien fondée.
- Un ensemble est dit bien ordonné si toute partie non vide de cet ensemble possède un plus petit élément.

Diagramme de Hasse

Quand on travaille sur un ordre fini, il peut être agréable de disposer d’une représentation visuelle de celui-ci. On peut en proposer une qui est similaire à la représention habituelle d’un graphe sur papier. C’est le diagramme de Hasse. Pour dessiner un diagramme de Hasse :
- On représente les éléments de l’ordre par des points.
- Si un élément x est plus grand qu’un autre élément y selon « ≤ », on place la représentation de x plus haut que celle de y.
- Le fait que deux éléments sont en relation est représenté par un segment entre ces deux points. Du fait de la disposition des points, on n’a pas besoin d’orienter ces segments avec une flèche (on sait qu’on va du bas vers le haut).
- Pour ne pas charger le schéma, on ne représente pas toute la relation d’ordre, mais seulement sa réduction réflexive transitive : d’une part si   xy,   mais qu’il existe z différent de x et de y tel que   ( xz ) ∧ ( zy ),   alors on ne trace pas le segment entre x et y ; d’autre part on ne représente pas les boucles d’un élément vers lui-même.
- On veille autant que possible à ne pas croiser les segments. En cas d’ordre infini, on peut néanmoins aussi utiliser le diagramme de Hasse pour représenter une restriction finie de l’ordre.
- Exemple de diagramme de Hasse :

Exemples


- L’ensemble des entiers naturels muni de la relation d’ordre usuelle est un ensemble totalement ordonné.
- L’ensemble des parties d’un ensemble muni de l’inclusion est un ensemble partiellement ordonné.
- L’ensemble des entiers naturels non nuls muni de la divisibilité est un ensemble partiellement ordonné.
- Un ensemble E quelconque muni de la relation d’égalité est un ensemble ordonné mais sans grand intérêt.
- L’ensemble \mathbb\, des nombres complexes n’est pas ordonnable par une relation d’ordre compatible avec les opérations d’addition et de multiplication.

Voir aussi


- Relation d'équivalence
- Treillis
- Ordre partiel complet
- Correspondances et Relations

Polynôme

Catégorie:Algèbre La première approche que l'on a d'un polynôme est la combinaison linéaire (somme pondérée) des puissances d'une variable, habituellement notée X (voir l'article Fonction polynôme (mathématiques élémentaires). Ces fonctions sont largement utilisées en pratique, ne serait-ce que parce qu'elles donnent localement une valeur approchée de toute fonction dérivable ( voir l'article Développement limité ) et permettent de représenter des formes lisses ( voir l'article Courbe de Bézier ). Il ne s'agit en fait que d'une petite partie la notion, la fonction polynôme. Le concept va au-delà de cette notion de fonctions. En algèbre abstraite, un polynôme d'indéterminée X sur un anneau unitaire intègre est une expression de la forme : :
a_0 + a_1 X^1 + a_2 X^2 + \cdots + a_n X^n \,
X est un symbole formel appelé indéterminée du polynôme. Si en mathématiques appliquées, en analyse et en algèbre linéaire, il est fréquent de confondre le polynôme avec la fonction polynôme, il n'en est pas de même en algèbre abstraite. Cet article traitera donc principalement du polynôme formel.

Considérations historiques

:Voir article détaillé : Histoire des polynômes L'histoire des polynômes est inséparable de celle de l'algèbre. Les polynômes initialement créés pour résoudre des équations se trouvent confondus avec les fonctions polynômes. Les coefficients sont très souvents des réels positifs mais la soustraction est permise. Au fur et à mesure que les recherches s'approfondissent, il se révèle nécessaire de distinguer plus nettement le polynôme formel de la fonction polynôme. Cette évolution se fait conjointement avec le développement de l'algèbre abstraite. Les coefficients quittent alors le domaine des réels ou des complexes (polynômes à coefficient dans un corps) pour appartenir à des anneaux commutatifs unitaires ( comme Z ). Le nombre de variables augmente et on est parfois amené à étudier des polynômes à 2, 3,.., n variables. L'étude des polynômes formels ouvre la porte à celle des séries formelles.

Polynômes formels

Un polynôme f est défini comme une expression formelle de la forme :
f = a_n X^n + a_ X^ + \cdots + a_1 X + a_0 \,
où les coefficients a0,.., an sont éléments d'un anneau A, et X est un symbole formel appelé indéterminée du polynôme. L'ensemble des polynômes à coefficients dans un anneau A, noté A[X], n'est autre que l'ensemble des suites d'éléments de A à support fini (suites nulles à partir d'un certain rang, appelées également suites presque nulles). Pour une construction de A[X], voir une construction de l'ensemble des polynômes. Deux polynômes sont égaux si et seulement si les suites de leurs coefficients sont égales. Les polynômes à coefficients dans A peuvent être ajoutés simplement par l'addition des coefficients correspondants et multipliés en utilisant la distributivité de la multiplication par rapport à l'addition et les règles suivantes : : X a = a X   pour tous les éléments a de l'anneau A : X k X l = X k + l pour tous les entiers naturels k et l. On peut alors vérifier que l'ensemble de tous les polynômes à coefficients dans l'anneau A forme lui-même un anneau. L' « anneau des polynômes à coefficients dans A » est désigné par A[X]. Si A est commutatif, alors A[X] est une algèbre sur A. On peut engendrer l'anneau A[X] à partir de A en adjoignant un nouvel élément X à A et en exigeant que X commute avec tous éléments de l'ensemble A. Pour que l'ensemble obtenu devienne un anneau, toutes les sommes de puissances de X doivent être aussi adjointes à l'ensemble.

Fonctions polynômes

Fonction polynôme : À tout polynôme f de A[X], on peut associer une fonction polynôme d'ensemble de définition et d'arrivée A. On obtient la valeur de cette fonction pour un argument donné a en remplaçant partout le symbole X dans f par a. La raison pour laquelle les algébristes doivent faire une distinction entre un polynôme et une fonction polynomiale est que sur certains anneaux A ( par exemple sur les corps finis ), deux polynômes différents peuvent avoir la même fonction polynôme associée. Ceci n'est pas le cas sur le corps des réels ou des complexes et donc les « analystes » ne séparent pas les deux concepts. Exemple : Sur le corps fini \mathbb Z / 2 \mathbb Z , le polynôme X + X 2 est non nul, mais sa fonction polynôme associée l'est. Morphisme d'évaluation : Plus généralement, dans un polynôme f, on peut remplacer le symbole X par n'importe quel élément x_0 \, appartenant à une algèbre E sur A. L'application qui, à tout polynôme f dans A[X], associe l'élément f ( x_0 ) \, de E (défini comme ci-dessus), est appelée morphisme d'évaluation en x_0 \, de A[X] dans E. Un cas très fréquent est celui où A est un corps \mathbb K \,, et E l'algèbre des matrices n × n sur \mathbb K \,, ou bien l'algèbre des endomorphismes d'un espace vectoriel sur \mathbb K \,. On définit ainsi des polynômes de matrices et d'endomorphismes : :
f ( M ) = a_n M^n + a_ M^ + \cdots + a_1 M + a_0 I_n \,
:
f ( u ) = a_n u^n + a_ u^ + \cdots + a_1 u + a_0 Id_ \,

Divisibilité

En algèbre commutative, c'est-à-dire dans une anneau commutatif unitaire intègre, une attention particulière est portée sur l'étude de la divisibilité entre les polynômes. Des résultats plus forts existent quand les coefficients sont pris dans un corps.

Coefficients dans un anneau commutatif unitaire intègre

Si f et g sont des polynômes dans A[X], nous dirons que f divise g s'il existe un polynôme q dans A[X] tel que f.q = g. On peut démontrer alors que « chaque racine engendre un facteur linéaire », ou plus formellement que : si f est un polynôme dans A[X] et a est un élément de A tel que f ( a ) = 0, alors le polynôme ( X - a ) divise f. La réciproque est aussi vraie. Le quotient peut être calculé en utilisant la méthode de Hörner. Certains polynômes aux propriétés particulières se détachent alors :
- Polynôme inversible : un polynôme P est inversible ssi il existe un polynôme Q tel que P.Q = 1. ::Les seuls polynômes inversibles de A[X] sont les polynômes constants dont la constante est inversible dans A.
- Polynôme irréductible : Polynôme dont les seuls diviseurs sont les éléments inversibles ou les polynômes U.P où U est un polynôme inversible. :: Un polynôme du premier degré dont le coefficient devant X est 1 est irréductible. :: Le polynôme   X 2 + 1   est irréductible dans \mathbb R[ X ] \,, mais pas dans \mathbb C [ X ] \,. :: Si A est un anneau factoriel, alors tout polynôme se décompose de manière unique, à un inversible près, en produit de polynômes irréductibles. A[X] est donc aussi factoriel.
- Polynôme premier : P est un polynôme premier ssi , pour tout Q et S, si P ne divise pas Q alors P divise S. :: Dans le cas où A est factoriel, les notions de polynôme premier et polynôme irréductible sont équivalente mais, dans les autres cas, on a seulement la propriété suivante: un polynôme premier est irréductible.
- Polynôme primitif : Si A est un anneau factoriel, P est un polynôme primitif ssi le pgcd de ses coefficients est 1.
- Polynôme scindé : Un polynôme scindé est un polynôme qui peut s'écrire comme produit de polynômes du premier degré ::   X 2 + 1   est scindé sur \mathbb C \, mais pas sur \mathbb R \,.
- Polynôme séparable : Polynôme qui peut s'écrire comme produit de polynômes du premier degré X - a i où tous les a i sont distincts.
- Polynômes premiers entre eux : P et Q sont premiers entre eux ssi : pour tout polynôme S, si S divise P et Q alors S est inversible.
- Polynôme unitaire : Polynôme dont le coefficient du terme de plus haut degré est 1.

Coefficients dans un corps commutatif

Si K est un corps et f et g sont des polynômes dans K[X] avec g ≠ 0, alors il existe des polynômes q et r dans K[X] avec : f = q g + r et tels que le degré de r soit strictement plus petit que le degré de g. Les polynômes q et r sont uniquement déterminés par f et g. C'est ce que l'on appelle la division euclidienne ou «la division suivant les puissances décroissantes» de f par g et cela montre que l'anneau K[X] est un anneau euclidien. K[X] est donc un anneau euclidien (seul les anneaux de polynômes à coefficients dans un corps sont des anneaux euclidiens) et cela permet alors de définir les notions de ppcm, de pgcd avec la mise en place d'un algorithme d'Euclide de recherche de pgcd. On retrouve aussi l'identité de Bézout sur les polynômes premiers entre eux : si P et Q sont premiers entre eux, il existe deux polynômes U et V tels que UP + VQ = 1 .

Constructions de nouvelles structures

Elles sont de deux types : construction d'extensions sur l'anneau A[X] ou extension sur l'anneau de départ.

Corps des fractions

Si A est un anneau commutatif unitaire intègre, il en est de même de son anneau de polynôme, on peut donc construire son corps des fractions appelé corps des fractions rationnelles à coefficients dans A et d'indéterminée X.

Corps de rupture

La seconde structure conduit à tout le domaine des extensions. Si A est un anneau commutatif unitaire intègre et si P est un polynôme premier de A[X] , on peut construire un anneau commutatif unitaire intègre contenant A dans lequel P possède une racine. Si P est un polynôme irréductible (i.e. premier) de K[X], on peut construire un corps commutatif contenant K dans lequel P possède une racine. C'est le corps de rupture de P. La stratégie de construction nécessite la maîtrise des anneaux et de leurs idéaux. On considère l'idéal I engendré par P . Il est premier si les coefficients sont dans un anneau, il est maximal si les coefficients sont dans un corps. On construit alors l'anneau quotient A[X]/I ou K[X]/I qui se trouve être un anneau commutatif unitaire intègre ou un corps. On plonge alors A dans cet anneau AP par le morphisme injectif qui, à l'élément a, associe \dot a la classe de a. Et on note r la classe de X. Le calcul de P(r) revient à déterminer la classe de P. Comme P est dans l'idéal I, sa classe est nulle donc P(r) = 0. Un corps est algébriquement clos quand, il est inutile de chercher des corps de rupture. C'est à dire quand tous les polynômes sont scindés. C'est le cas en particulier de \mathbb C.

Autres opérations sur les polynômes

Polynôme dérivé

Sur A[X], si P est le polynôme défini par P(X) = \sum_^n a_iX^i, le polynôme dP défini par dP(x) = \sum_^n i a_iX^ si n est non nul et par 0 sinon s'appelle le polynôme dérivé de P L'application d de A[X] dans A[X] est un morphisme de modules et donc de groupes vérifiant d(PQ) = PdQ + QdP. À ce titre, c'est une application de dérivation, dans un anneau.

Division suivant les puissances croissantes

Si K est un corps, pour tout entier n, et pour tout P et Q de K[X], Q(0) non nul, il existe deux polynômes T et R tels que P = TQ + XnR avec deg(T) < n. Cette décomposition est unique. Exemple : donc 1 + 3X + 2X2 - 7X3 = (1 + X - 2X2)(1 + 2X + 2X2 - 5X3) + X4(9 - 10X) Cette opération est très utile dans la recherche d'une décomposition en éléments simples d'une fraction rationnelle ou celle d'un développement limité.

Polynôme à plusieurs indéterminées

Le cas de ces polynômes sera juste évoqué ici car l'anneau A[X, Y] peut tout simplement être considéré comme l'anneau des polynômes de la variable Y à coefficients dans A[X]. Le degré du polynôme sera alors la plus grande valeur obtenue en faisant les somme des exposants de chaque indéterminée dans chaque monôme. : X^3 + 3XYZ^2 - 5Y + 7\, est un polynôme de degré 4 à trois indéterminées Parmi les polynômes à n indéterminées, l'étude des polynômes symétriques et de leur groupe de permutation est un domaine important de l'algèbre.

Voir aussi


- Fonction polynôme
- Fonction polynôme (mathématiques élémentaires)
- Équation polynomiale
- Dans le domaine de l'algèbre linéaire : Polynôme minimal, Polynôme caractéristique
- Dans le domaine de l'analyse : Polynôme d'interpolation ja:多項式 ko:다항식

Italie

|- valign="top" | Président de la République | Carlo Azeglio Ciampi |- valign="top" | Président du Conseil | Silvio Berlusconi
(gouvernement III au 23 avril 2005) |{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{1er janvier{1er novembre{it{it{Commons|Category:Italy|l'Italie{it{wikitravel|l'Italie|Italie{it_icon{Pays d'Europe (UE){Portail Italie

Jérôme Cardan

Cardano, Gerolamo Cardano, Gerolamo Cardano, Gerolamo Gerolamo Cardano parfois nommé Girolamo Cardano ou encore Jérôme Cardan (1501, Pavie - 1576, Rome ) était un mathématicien, philosophe et médecin italien.

Origine

Né à Pavie, il était le fils d'un docte mathématicien milanais, ami de Léonard de Vinci. Extraordinairement précoce, il fut dès sa jeunesse célèbre comme astrologue et mage, avant de donner des preuves de son " esprit plus que divin ", dans les mathématiques et les sciences naturelles. Il fit des études de médecine à Pavie et à Padoue. Il enseigna les mathématiques et la médecine.

Mathématiques

Il fut le premier à introduire des idées générales à la théorie des équations algébriques. Sa méthode de résolution des équations du troisième degré eut pour conséquence l'émergence des nombres imaginaires, qui deviendront nos nombres complexes au (voir Méthode de Cardan). Il a donné son nom à un joint de transmission.

Inquisition

Ses perversions sexuelles, son goût pour la magie, son caractère irrascible lui attirèrent de nombreux ennemis, tant chez les savants que chez les théologiens. Ces derniers le rangèrent au nombre des athées. Jules Scaliger s'acharna tout particulièrement sur le traité De subtilitate. Il prétendit même avoir réussi à faire mourir Cardan de chagrin par ses critiques. Après la parution de ce livre l'auteur connut de grands malheurs, son fils fut exécuté à Pavie pour avoir tué sa femme. Féru d’astrologie, il réalise un horoscope du Christ, qui explique que la Passion correspond à la conjonction des planètes ce qui lui vaut, en 1570, d’être arrêté par l’Inquisition pour hérésie. Quelques semaines avant sa mort, il termine son autobiographie, De propria vita, qui rencontre une certaine notoriété. Par provocation sans doute, Cardan a lui-même énuméré ses vices dans cette autobiographie. On est rarement allé aussi loin dans les aveux. La rumeur raconte que Cardan se serait suicidé parce qu’une prédiction astrologique de sa mort se révéla fausse. Il voulut ainsi la rendre juste, ce qui montre les dangers des croyances naïves concernant l'astrologie.

Bibliographie


- Les Livres de Hierome Cardanus medecin milannois, intitules De la Subtilite, & subtiles inventions, ensemble les causes occultes, et raisons d'icelles. Paris Charles Langelier 1556 traduit par Richard Leblanc Selon Brunet, elle a été faite sur le texte de 1554 et elle en reproduit les passages censurés, Michel Sonnius, Paris. 1578. Le livre De Subtilitate a paru pour la première fois en 1550. L'édition française est la traduction de celle de 1554. Elle comporte tous les passages censurés.
- De la Subtilite est un document sur l'état de la science au siècle mais aussi une vaste encyclopédie scientifique où sont abordées, cosmologie, médecine, géométrie, sciences naturelles, cryptographie, vertus des pierres precieuses, etc. Bien des savants et poètes francais ont médité l'ouvrage qui figurait dans la bibliothèque de Pierre de Ronsard, qu'Ambroise Paré cite dans sa Chirurgie et dont les libertins érudits du siècle firent leur miel. C'est une sorte d'encyclopédie embrassant toutes les connaissances du XVI° siècle, curieux mélange de superstitions médiévales et de géniales anticipations. D'après Stanislas de Guaita, ce traité serait bâti ésotériquement : les 21 livres qui le composent représentent les 21 clefs du tarot. Cardano, Gerolamo Cardano, Gerolamo ja:ジェロラモ・カルダーノ ko:지롤라모 카르다노

Tartaglia

Niccolo Fontana Tartaglia, né à Brescia en 1499 et décédé à Venise en 1557, était un mathématicien  italien. Niccolo Fontana est issu d'une famille pauvre. Lors de la prise de Brescia par les français en 1512, il se réfugie avec son père dans la cathédrale pour échapper aux envahisseurs. Rien n'y fait, les soldats de Louis XII pénètrent dans le lieu sacré, massacrent son père, et Niccolo est laissé pour mort avec une fracture du crâne et un coup de sabre à travers la machoire et le palais. Sa mère le retrouve dans cet état, mais encore vivant. Comme elle n'a rien pour le soigner, tels les chiens, elle lèche les plaies de son fils et lui sauve la vie. Cependant la blessure au palais lui laisse un défaut de parole qu'il conserve toute sa vie, ce qui lui vaut son surnom « Tartaglia », tartagliare signifiant bégayer en italien. Sa mère économise pour permettre à son fils de suivre l'école pendant quinze jours. Le jeune Niccolo vole alors des livres et des cahiers pour continuer à apprendre en autodidacte. Manquant de papier, il utilise les pierres tombales comme ardoise. Devenu adulte, il gagne sa vie en enseignant les mathématiques dans différentes villes d'Italie et en participant à des concours. En 1535, lors d'une confrontation avec Maria Fiore ( un des élèves de Scipione del Ferro ), on lui propose trente équations du troisième degré du type x3 + p.x = q. Les résolutions ne se font, à l'époque, qu'à tâtons. Dans la nuit du 12 au 13 février, juste avant la date limite, Tartaglia trouve la résolution générale de ce type d'équation et il résout les trente équations en quelques heures. Ce n'est d'ailleurs que pour l'honneur, puisqu'il renonce au prix : trente banquets successifs ! Dans l'espoir de gagner d'autres concours, Tartaglia ne dévoile pas sa formule. Cardan, mis au courant de ce succès, fait venir Tartaglia à Milan et le persuade de lui révéler sa méthode, en promettant de ne jamais la dévoiler et a fortiori la publier. Celui-ci cède. Cardan trouve alors la solution générale des équations du troisième degré et, apprenant que Scipione del Ferro a donné la solution avant Tartaglia, se sent délié de sa promesse et publie le résultat dans Ars magna en 1545. Dans la querelle qui s'ensuit, Tartaglia manque de perdre la vie. On doit aussi à Tartaglia des résultats en sciences de l'artillerie, un traité sur les opérations numériques à l'usage du commerce et, en 1543, des traductions d'Euclide et d'Archimède.

Œuvres


- "La Nova Scientia" (1537)
- "L'Euclide Megarese" (1543)
- "Le opera archimedis" (1543)
- "Quesiti et inventioni diverse" (1546)
- "Le risposte a Ludovico Ferrari" (1547-1548)
- "La travagliata Inventione" (1551)
- "Il general trattato di numeri et misure" (1556-1560)
- "De insidentibus aquae" et "De ponderositate" (publication posthume en 1565) Tartaglia, Niccolo Fontana Tartaglia, Niccolo Tartaglia, Niccolo Tartaglia, Niccolo ko:니콜로 타르탈리아

Héron d'Alexandrie

Héron d'Alexandrie ou Héron L'Ancien était un ingénieur, un mécanicien et un mathématicien  grec du après J-C.

Présentation

De la jeunesse de Héron d'Alexandrie (dit aussi Héron l'Ancien) on ne sait pas grand chose, si ce n'est qu'il est originaire d'Alexandrie. Les dates de sa naissance et de sa mort ne sont pas connues avec certitude, selon la majorité des historiens il aurait vécu au cours du premier siècle après JC. Il aurait donc vécu vraisemblablement sous l'empire romain. Son œuvre nous a été transmise via quelques uns de ses traités de physique et de mathématiques. Nombres de ses écrits ont été retrouvés en latin et en arabe. Au cours des siècles ils ont été maintes fois retranscrits et l'authenticité de ces textes est parfois remise en cause.

Réalisations

En mathématiques

On attribue à Héron d'Alexandrie plusieurs formules mathématiques dont une de calcul de l'aire d'un triangle à partir de la longueur de ses côtés, ainsi qu'une autre permettant d'approximer la racine carrée de n'importe quel nombre de manière récursive : la formule de Héron. Il fut aussi dans Stereometrica l'auteur de formules de mesures de longueur, de surface et de volume pour des objets en trois dimensions. Les recherches mathématiques de Héron d'Alexandrie visaient principalement l'aspect pratique de la mesure des objets.

En optique

Héron l'Ancien étudie dans Catoptrica la lumière et ses réflexions. Il énonce ainsi les principes de réflexion de la lumière (principes guidés par la règle selon laquelle la nature choisit toujours le plus court chemin). Il croyait à l'époque que la vision était possible grâce à des rayons lumineux émis par les yeux et se propageant à une vitesse infinie.

En Mécanique et en pneumatique

infinie Héron d'Alexandrie a conçu de nombreuses machines hydrauliques. Il est à l'origine de l'Éolipyle, machine pneumatique constituée d’une sphère fixée sur un axe et équipée de deux tubes coudés sortant de manière opposée ; en chauffant l’eau contenue dans la sphère métallique la vapeur d’eau formée donnait en s’échappant un mouvement de rotation à la sphère. Il a aussi conçu une fontaine automatique qui faisait jaillir l'eau via un ingénieux système de vases communicants. Dans Pneumatica il décrit un système de portes automatiques s'ouvrant lorsqu'on allume un feu sur un autel ; le feu, chauffant un volume d'eau, créait de la vapeur qui mettait en mouvement les portes d'un temple. Dans le cadre de son Traité des automates il a aussi conçu des mécanismes pour théâtre qui à base de poids et contrepoids mettaient en mouvement une série de plates-formes et de petits personnages. Grâce à ces inventions, Héron d'Alexandrie est souvent retenu comme l'inventeur des premiers automates.

Autres

Héron l'Ancien fut aussi l'inventeur d'un pseudo-thermomètre et de l'odomètre permettant de mesurer la distance parcourue. On lui attribue la fabrication d'horloge hydraulique pour mesurer le temps, et la réalisation d'ouvrages sur l'astrolabe permettant de mesurer la distance angulaire entre deux astres.

Publications


- Pneumatica (Deux livres sur la pression de l'air et de la vapeur d'eau)
- Mécanica (Trois livres sur les moyen de soulever des objet et sur leur centre de gravité)
- Métrica (Trois livres sur les différents systèmes métriques)
- Géométrica (Illustration par des exemples des théorie développées dans Métrica)
- Catoprica (Livre sur les problèmes de miroirs)
- Stereometrica (Recueil de problèmes)
- Belopoica (Livre sur les machines de jet)
- Traité des automates

Voir aussi


- Triangle de Héron

Liens externes


- [http://www.ac-grenoble.fr/stendhal/francais/travaux/phys9899/18heron.htm Schéma de la fontaine de Héron]
- [http://www.worldtempus.com/wt/1/1419/ Schéma du Théâtre de Héron d'Alexandrie]
- [http://serge.mehl.free.fr/chrono/Heron.html Formules mathématiques de Héron d'Alexandrie] Catégorie:Mathématicien de la Grèce antique ja:アレクサンドリアのヘロン ko:알렉산드리아의 헤론

Albert Jacquard

Albert Jacquard, né à Lyon le 23 décembre 1925, est un scientifique et essayiste français. Il est généticien et a été membre du Comité national d'éthique. Albert Jacquard consacre l’essentiel de son activité à la diffusion d’un discours humaniste destiné à favoriser l’évolution de la conscience collective. Il est un des soutiens de l’association Droit au logement.

Biographie

Issu d’une famille catholique et conservatrice, Albert Jacquard obtint deux baccalauréats Mathématiques Élémentaires et Philosophie en 1943. Élève très brillant, il entra en 1945 à l’École polytechnique, décrocha un diplôme d’Ingénieur des Manufactures de l’État en 1948 et intégra l’Institut de Statistiques dont il fut également diplômé, et devint ingénieur d’Organisation et Méthode.

Le haut-fonctionnariat

Albert Jacquard entra à la SEITA en tant qu’Ingénieur d’Organisation et Méthode, puis en fut nommé secrétaire général adjoint de 1951 à 1961. Rapporteur auprès la Cour des Comptes de 1959 à 1970 et directeur adjoint au service de l’équipement du Ministère de la Santé Publique de 1962 à 1964, il entra à l’Institut de Démographie de Paris et en fut diplômé en 1965. Titulaire d’un Certificat de Génétique en 1966, il s’orienta vers une carrière scientifique, et partit aux États-Unis d'Amérique pour étudier la génétique des populations à l’Université de Stanford, en tant que « Research Worker » en 1966 et 1967. De retour en France en 1968 avec un Diplôme d’Etudes Approfondies de Génétique en poche, il intégra l’Institut National d'Études Démographique en tant que chargé de recherches et responsable du service de génétique. Titulaire d' un Doctorat d’Université de Génétique en 1970 et d’un Doctorat d’État en Biologie Humaine en 1972, il fut nommé expert en génétique auprès de l’Organisation mondiale de la santé de 1973 à 1985.

Carrière universitaire et reconnaissance

Albert Jacquard s’orienta alors vers la recherche universitaire : il devint professeur invité à l’Université de Genève de 1973 à 1976, puis professeur associé de 1976 à 1992. L’Université de Paris IV le titularisa de 1978 à 1990, et l’Université de Louvain en Belgique l’invita de 1979 à 1981. Le travail colossal d’Albert Jacquard lui valut une reconnaissance internationale. Il fut nommé Officier de Légion d'Honneur et Commandeur de l’Ordre national du Mérite par le président Valéry Giscard d'Estaing en 1980, et reçut le Prix Scientifique de la Fondation de France la même année, avant d’être nommé membre du Comité national d’Éthique de 1983 à 1988. Après de nombreuses publications de vulgarisation scientifique et de réflexion sur la condition humaine, Albert Jacquard fut nommé Docteur Honoris Causa de l’Université du Québec en 1987, et des universités du Nouveau-Brunswick, de Hainaut, et de Louvain-la-Neuve. Conseiller scientifique à l’INED de 1990 à 1991, et encore professeur de l’Academia di Architettura du Tessin, sa belle plume et son talent lui valurent le Prix littéraire de la Ville de Genève en 1992. Grand humaniste, Albert Jacquard s'engage pour la défense des plus démunis. Il milite notamment aux côtés de l'association Droit au Logement. En 2004, il parraine avec Edgar Morin la liste Europe - Démocratie - Espéranto pour les élections au parlement européen.

Diplômes


- Baccalauréats Mathématiques Elémentaires et Philosophie (1943) ;
- École Polytechnique (1945) ;
- Ingénieur des Manufactures de l’État (1948) ;
- Diplôme de l’Institut de Statistiques (Paris, 1950) ;
- Diplôme de l’Institut de Démographie (Paris, 1965) ;
- Certificat de Génétique (Paris, 1966) ;
- Diplôme d’Etudes Approfondies de Génétique (Paris, 1968) ;
- Doctorat d’Université de Génétique (Paris, 1970) ;
- Doctorat d’État en Biologie Humaine (Toulouse, 1972) ;

Distinctions

Honorifiques


- Officier de la Légion d’Honneur (1980) ;
- Commandeur de l’Ordre national du Mérite (1980) ;

Littéraires


- Prix littéraire de la ville de Genève (1992) ;

Professionnelles


- Docteur Honoris Causa de :
  - l’Université du Québec
  - l’Université du Nouveau-Brunswick
  - l’Université du Hainaut
  - l’Université de Louvain-la-Neuve

Satiriques

Albert Jacquard a reçu le Prix Lyssenko « pour l’ensemble de son œuvre » en 1990.

Œuvres


- Structure génétique des populations, Masson, 1970
- Les probabilités, Presses Universitaires de France, 1974
- Génétique des populations humaines, Presses Universitaires de France, 1974
- L’Étude des isolats. Espoirs et limites, Presse Universitaires de France-INED, 1976
- Concepts en génétique des populations, Masson, 1977
- Éloge de la différence, Éditions du Seuil, 1981
- Moi et les autres, Éditions du Seuil, 1983
- Au péril de la Science ?, Éditions du Seuil, 1984
- Inventer l’homme, Éditions Complexe, 1984
- L’Héritage de la liberté, Éditions du Seuil, 1986
- Cinq milliards d’hommes dans un vaisseau, Éditions du Seuil, 1987
- Moi, je viens d’où ?, Éditions du Seuil, 1988
- Abécédaire de l’ambiguité, Éditions du Seuil, 1989
- C’est quoi l’intelligence ?, Éditions du Seuil, 1989
- Idées vécues, Flammarion, 1990
- Voici le temps du monde fini, Éditions du Seuil, 1991
- Tous différents, tous pareils, Éditions Nathan, 1991
- Comme un cri du cœur, Éditions l’Essentiel, 1992 (ouvrage collectif)
- La Légende de la vie, Flammarion, 1992
- Un monde sans prisons ?, Éditions du Seuil, 1993
- E=CM2, Éditions du Seuil, 1993
- Deux sacrés grumeaux d’étoile, Éditions de la Nacelle, octobre 1993
- Science et croyances, Éditions Écriture, mars 1994
- Absolu, dialogue avec l’Abbé Pierre, Éditions du Seuil, 1994
- L’Explosion démographique, Flammarion, collection « Dominos », 1994
- La Matière et la vie, Éditions Milan, coll. « Les essentiels », 1995
- J’accuse l’économie triomphante, Calmann-Lévy, 1996
- Le Souci des pauvres. L’Héritage de François d’Assise, Calmann-Lévy, 1996
- Petite philosophie à l’usage des non philosophes, Québec-Livres, 1997
- La Légende de demain, Flammarion, 1997
- L’Équation du nénuphar, Calmann-Lévy, 1998
- A toi qui n’est pas encore né, 1998
- Le Souci des pauvres, 1998
- Paroles citoyennes, (avec Alix Domergue), Albin Michel, 2001
- De l'angoisse à l'espoir, (avec Cristiana Spinedi), Calmann Lévy, 2002
- La Science à l’usage des non-scientifiques, 2003
- Dieu ?, 2003
- Tentative de lucidité : recueil de quelques-unes des chroniques diffusées sur France Culture, 2003
- Halte aux Jeux !, Stock, 2004
- Nouvelle petite philosophie, stock, 2005 Jacquard, Albert Jacquard, Albert Jacquard, Albert Jacquard, Albert Jacquard, Albert

João, Duque de Berry

João de Valois, o Magnífico (30 de Novembro, 134015 de Março, 1416) foi Duque de Berry e de Auvergne e Conde de Montpensier e de Poitiers. Foi o terceiro filho do Rei João II de França e irmão de Carlos V de França, Luis I de Nápoles e de Filipe II, Duque da Borgonha. Após a morte de Carlos V, Berry foi com os irmãos regente do sobrinho Carlos VI de França. Apesar de ser um político experiente, Berry tinha pouco interesse na vida militar e gastava grande parte do seu tempo e do seu dinheiro (muito do qual recebido dos impostos da região do Languedoc que governava) na sua colecção de objectos de arte e curiosidades. Os seus interesses dispendiosos, que incluíam um Jardim Zoológico e um casal de ursos que o acompanhava por toda a parte, tornaram-no bastante impopular. Em 1388, Carlos VI retira os tios do conselho de estado e Berry retira-se para as suas propriedades. Na segunda fase da Guerra dos Cem Anos, Berry foi uma figura respeitada e um político moderado que influenciou como negociador nos conflitos entre os sobrinhos João, Duque da Borgonha e Luís de Valois, Duque de Orléans que fracturavam a unidade francesa. João de Berry casou duas vezes: a primeira com Joana de Armagnac e a segunda com Joana, Condessa de Auvergne, de quem teve os seguintes filhos:
- Carlos de Berry, Conde de Montpensier (1362-1382)
- João de Berry, Conde de Montpensier (1363-1402)
- Luis de Berry (1364-1383)
- Bonne de Berry (1365-1435), casou com Bernardo VII, Conde de Armagnac
- Maria de Berry, Duquesa de Auvergne (1367-1434), casou: 1) Luis III de Chatillon, Conde de Dunois; 2) Filipe de Artois, Conde d'Eu; 3) João I, Duque de Bourbon Categoria:Família real francesa

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