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Números primos
Um dos conjuntos mais interessantes dentro do conjunto dos números naturais
é o conjunto dos números primos. Esses números estão associados a diversos
problemas que até hoje desafiam os matemáticos.
Um número natural maior que 1 é chamado de número primo, somente se
apresenta apenas dois divisores naturais ou seja, 1 e ele próprio.
Todo número natural maior que 1, que não é primo, é chamado de número
composto.
Exemplos:
2 é primo, pois seus divisores naturais são apenas 1 e 2.
3 é primo, pois seus divisores naturais são apenas 1 e 3.
4 não é primo pois apresenta mais de dois divisores naturais, ou seja, 1, 2 e 4.
Logo 4 é um número composto.
O conjunto dos números primos é infinito.
Primos = {2; 3; 5; 7; 11; 13; 17; 19; 23;… }
Teorema Fundamental da Aritmética
Qualquer número natural maior do que 1, ou é primo ou pode ser escrito de
forma única ( desconsiderando a ordem dos fatores) como um produto de
números primos ( chamados fatores primos).
Usualmente este processo é chamado de decomposição em fatores primos
Exemplo:
4 = 2.2 = 22
20 = 2.2.5 = 22. 5
45 = 32. 5
56 = 23. 7
Decomposição em fatores primos
Decompondo 630 em fatores primos:
630 = 2.3.3.5.7 = 2. 32. 5.7
Número de Divisores de um número natural
Vamos determinar o número de divisores naturais de 20. Podemos facilmente
escrever todos os divisores naturais de 20 através de tentativas ou pelos
critérios de divisibilidade, dessa forma, temos:
Divisores de 20 ⇒ 𝐷(20) = {1; 2; 4; 5; 10; 20}.
Observamos neste caso que 20 possui 6 divisores naturais. Mas esse processo
seria muito trabalhoso para um número muito maior, neste caso, devemos
proceder de outra maneira.
Para calcular o número de divisores positivos de um número natural n deve-se
decompor esse número em fatores primos, ou, seja:
n = 𝑎𝛼 . 𝑏𝛽. 𝑐𝛾…., onde 𝑎, 𝑏, 𝑐, … são primos.
O número de divisores naturais é igual ao produto
(𝛼 + 1). (𝛽 + 1). (𝛾 + 1)…
O total de divisores inteiros (positivos e negativos) é obtido multiplicando o
resultado acima por 2.
Dessa forma poderíamos obter o número de divisores da seguinte maneira:
20 = 22. 5 = 22. 51
Número de divisores de 20 = (2 + 1). (1 + 1) = 3.2 = 6 divisores naturais.
Exercício resolvido
1 - Determine o número de divisores naturais de 300.
Resolução
Decompondo 300 em fatores primos
Para obtermos o número de divisores naturais, em cada expoente
acrescentamos 1e multiplicamos o resultado obtido, ou seja:
(2 + 1). (1 + 1). (2 + 1) = 3.2.3 = 18
Note que o expoente do fator primo 3 que não aparece é igual a 1.
Logo, o número 300 possui 18 divisores naturais.
Observação:
Dentro do conjunto dos números inteiros, para cada divisor positivo existe um
divisor negativo, dessa forma, o número de divisores inteiros de 300 é igual a
2 × 18 = 36 divsores.
Mínimo Múltiplo Comum (MMC)
Um número inteiro é um múltiplo comum de dois números naturais dados, se
ele é simultaneamente múltiplo de ambos os números.
O menor múltiplo comum entre dois ou mais números, diferentes de zero, é
chamado de Mínimo Múltiplo Comum desses números.
Considere os conjuntos abaixo:
Múltiplos de 12:
𝑀(12)∗ = {12; 24; 36; 48; 60; 72; 84; 96,108 … }
Múltiplos de 18:
𝑀(18)∗ = {18; 𝟑𝟔; 54; 𝟕𝟐; 90; 𝟏𝟎𝟖… . }
Observe que 12 e 18 possuem múltiplos comuns (36;72;108;...) e que o menor
deles é 36. Dizemos então que 36 é o mínimo múltiplo comum entre 12 e 18.
Processo da Decomposição Simultânea
Determinar o mínimo múltiplo comum de 15, 24 e 60.
Dessa forma, o mínimo múltiplo comum é o produto dos fatores primos
encontrados, ou seja:
MMC(15, 24, 60) = 2.2.2.3.5 = 120
Máximo Divisor Comum (MDC)
Dados dois números inteiros 𝑎 e 𝑏, não simultaneamente nulos, diremos que
𝑑 ∈ ℤ é um divisor comum de 𝑎 e 𝑏 se 𝑑 é simultaneamente divisor de 𝑎 e de
𝑏.
O maior divisor comum de dois ou mais números é chamado de Máximo
Divisor Comum desses números.
Considere os conjuntos abaixo:
Divisores de 12:
𝐷(12) = {𝟏; 𝟐; 𝟑; 4; 𝟔; 12}
Divisores de 18:
𝐷(18) = {𝟏; 𝟐; 𝟑; 𝟔; 9; 18}
Observe que 12 e 18 possuem divisores comuns (1;2;3;6) e que o maior deles
é 6. Neste caso dizemos que 6 é o máximo divisor comum entre 12 e 18.
Processo da Decomposição Simultânea
Determine o máximo divisor comum entre 160 e 240.
Para determinarmos o MDC, multiplicamos apenas os fatores primos que
dividem os dois números de cada linha. Neste caso, temos:
MDC(160, 240)=2.2.2.2.5 = 80.
Observação: Se o Máximo Divisor Comum entre dois números for igual a 1 ,
neste caso, dizemos que esses números são primos entre si.
Propriedade
O produto entre dois números 𝑎 e 𝑏 é igual ao produto entre o mínimo múltiplo
comum e o máximo divisor comum entre esses números, ou seja,
𝑀𝑀𝐶(𝑎, 𝑏). 𝑀𝐷𝐶(𝑎, 𝑏) = 𝑎. 𝑏
Exemplo:
●𝑀𝑀𝐶(12,18) = 36
●𝑀𝐷𝐶(12,18) = 6
𝑀𝑀𝐶(12,18).𝑀𝐷𝐶(12,18) = 12.18
36.6 = 12.18
216 = 216
Problemas resolvidos
01- As cidades de Cuiabá, Rondonópolis e Poconé realizam festas periódicas.
Cuiabá realiza festas de 9 em 9 meses; Rondonópolis , de 12 em 12 meses e
Poconé de 15 em 15 meses. Se em janeiro de 2008, as três cidades realizaram
essas festas nesse mês, qual o próximo ano em que isto ocorrerá novamente,
ou seja, quando as festas das três cidades ocorrerão novamente num mesmo
mês?
Observe que após a realização das festas em janeiro de 2008, as próximas
festas em Cuiabá ocorreram em períodos múltiplos de 9, em Rondonópolis, em
períodos múltiplos de 12 e em Poconé, em períodos múltiplos de 15, ou seja:
Cuiabá: 9, 18, 27, 36, ...
Rondonópolis: 12, 24, 36, 48, ...
Poconé: 15, 30. 45,60, ...
Note que no 36º mês ocorrem as festas da cidade de Cuiabá e Rondonópolis,
porém não acontecerá a festa em Poconé.
Então, estamos procurando um mês que seja múltiplo de 9, 12 e 15
simultaneamente e deve ser o menor possível, pois queremos o próximo mês
em que acontecerão as três festas, ou seja, estamos procurando Mínimo
Múltiplo Comum entre 9,12 e 15.
Dessa forma:
9, 12, 15 2
9, 6, 15 2
9, 3, 15 3
3, 1, 5 3
1, 1, 5 5
1, 1 1
𝑀𝑀𝐶(9,12,15) = 2.2.3.3.5
𝑀𝑀𝐶(9,12,15) = 22. 32. 5 = 180
Como 180 meses correspondem há exatos 15 anos, as festas dessas três
cidades ocorrerão num mesmo mês novamente, em janeiro de 2023.
02- Para levar os alunos de certa escola a um museu, pretende-se formar
grupos que tenham quantidades iguais de alunos e de modo que, em cada
grupo, todos sejam do mesmo sexo. Se nessa escola estudam 840 rapazes e
980 garotas e cada grupo deverá ser acompanhado de um único professor,
determine:
a) O número máximo de alunos em cada grupo.
Note que procuramos um número que divida simultaneamente 840 e 960, e
este deve ser o maior possível, pois desejamos o máximo de alunos em cada
grupo. Logo, estamos procurando o Máximo Divisor Comum entre 840 e 960.
Para obtermos o 𝑀𝐷𝐶(840,960), podemos utilizar um processo mais prático e
semelhante a decomposição em fatores primos. Neste processo devemos
dividir os dois números apenas por fatores que dividam os dois
simultaneamente e não é necessário que sejam fatores primos. Dessa forma,
temos:
840, 960 10
84, 96 2
42, 48 6
7, 8
𝑀𝐷𝐶(840, 960) = 10.2.6 = 120
Dessa forma, cada grupo deve ter 120 alunos.
b) O número de professores que acompanharão esses grupos.
Dividindo 840 por 120 obtemos 7 grupos de rapazes e dividindo 960 por 120,
obtemos 8 grupos de garotas. Logo, serão necessários 7 + 8 = 15 professores
para acompanhar esses grupos.
Observe que a quantidade de grupos pode ser obtida na última linha do
processo de decomposição.
Observe também que essa é a menor quantidade possível de grupos.
● Observação: Se o máximo divisor entre dois números for igual a 1, dizemos
que essesnúmero são primos entre si.
Exemplo: 4 e 9 são primos entre si, porque 𝑀𝐷𝐶(4,9) = 1