מחלק

במתמטיקה, מספר שלם a הוא מחלק (או גורם) של מספר שלם b אם אפשר לכתוב את b כמכפלה של a במספר שלם c, כלומר אם קיים  כך ש-. במקרה כזה, השארית בחלוקה של b ב-a היא 0. באופן פורמלי, נהוג לרשום   או  כדי לציין ש- a מחלק או לא מחלק את b בהתאמה (לדוגמה,  אבל ). מהגדרה זו נובע באופן מיידי ש- לכל  שלם (הומוגניות), ובפרט  (רפלקסיביות). כמו כן, לכל  שלם  ובפרט  (כי ). חשוב לזכור שאמנם אפס מחלק את אפס אבל הפעולה החילוק באפס לא מוגדרת.  בפרט הביטוי 0:0 לא מוגדר, כיוון שהשוויון  מתקיים עבור כל מספר טבעי . בנוסף, היחס "לחלק את" הוא טרנזיטיבי, כיוון שאם   וגם   אז קיימים  כך ש-  ו- ומכאן  ולכן . 

מהרפלקסיביות והטרנזיטיות נובע ששהיחס מהווה קדם סדר מעל השלמים. היחס אינו יחס סדר חלקי מעל השלמים, כיוון שהוא לא  אנטי-סימטרי (למשל  וגם ). יחד עם זאת, היחס “מחלק-את” מעל הטבעיים הוא אנטי סימטרי כיוון שלכל   אם  וגם  אז  וגם  ומכאן . לכן הוא סדר חלקי (חלש) מעל המספרים הטבעיים.

בנוסף, 
תכונה נוספת של המחלק היא ליניאריות, כלומר אם  וגם  אז לכל   מתקיים . לצורך הוכחת הליניאריות נוכיח תחילה את תכונת האדיטיביות, כלומר אם  וגם  אז . אם  אז  ו- ומכאן , לכן . מתכונת הליניאריות ותכונת ההומגניות שהוכחנו קודם נובעת תכונת הליניאריות, כלומר: אם  אז  וגם  (הומגניות), ומכאן  (אדיטיביות).

למושג המחלק המשותף המקסימלי של שני מספרים יש חשיבות רבה בתורת המספרים האלמנטרית.

המשפט היסודי של האריתמטיקה, לפיו כל מספר טבעי יכול להיכתב כמכפלה ייחודית של מספרים ראשוניים, פרט לשינוי הסדר של הגורמים, גורם לעניין מוגבר במספרים הראשוניים המחלקים מספר נתון, כלומר בגורמים הראשוניים שלו.

מספר המחלקים הטבעיים של מספר טבעי

נסמן ב- את הפונקציה הסופרת את מספר המחלקים של מספר טבעי , שפירוקו לגורמים מיוצג בצורה:

כאשר המספרים
 
ראשוניים, והמספרים
 שלמים.
נשים לב, שכל מחלק של 

הוא מהצורה
 כאשר .
כמו כן, על פי המשפט היסודי של האריתמטיקה ייצוג זה הוא יחיד. לכן לפי עקרון הכפל:

מכאן, פונקציית המחלקים  היא פונקציה כפלית.

לדוגמה ניקח את המספר 12.
ברור כי למספר 12 יש בדיוק שישה מחלקים טבעיים: 1,2,3,4,6,12
נציג את המספר כמכפלה של ראשוניים:
, על פי המשפט נובע כי למספר 12 יש בדיוק:

מחלקים טבעיים. 

חשוב להדגיש שאם רוצים לספור את מספר המחלקים השלמים (לא בהכרך חיוביים) של מספר שלם , הם יהיו פי 2 ממספר המחלקים הטבעיים של . מכיוון שלכל מחלק טבעי ניתן להוסיף את הנגדי לו.

לדוגמה עבור , המחלקים הם:  (בדיוק 12, שהם פי 2 ממספר המחלקים הטבעיים של 12)

הכללה
כאשר עוסקים בחוג כלשהו, גם כן ניתן לדבר על יחס של חלוקה. נאמר כי איבר  הוא מחלק של איבר  אם קיים בחוג איבר  כך ש-. למשל בחוג הפולינומים במקדמים שלמים, הפולינום  מחלק את , כי .

מושג המחלק נחוץ לצורך עיסוק בתחומי פריקות יחידה.

ראו גם
מבחני התחלקות
גורם ראשוני
סדרת מחלקים

קישורים חיצוניים
 
ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה
חילוק