On décompose n! en produit de facteurs premiers P.
Montrer que 2^n ne divise pas n! revient à montrer que a la puissance de 2 dans P est strictement inférieure à n pour tout entier naturel non nul.
Entre 1 et n, il y a E(n/2] multiples de 2. Donc dans n! il y a un produit de E(n/2) multiple de 2. Chaque multiple stricte de 2 ajoute 1 à la puissance de 2 dans P. Mais parmi ces E(n/2] multiples de 2 il y a aussi des multiples de 4, 8, 16... qui eux ajoutent 2,3,4... à la puissance de 2 dans P.
a est la somme jusqu'à n de (nb de multiples stric de 2) + (nb de multiples stric de 4)*4... Donc:
a = ∑(k = 0 à n) E(n/2^k) < ou = n*∑(k = 0 à n) (1/2)^k
Or n*∑(k = 0 à n) (1/2)^k = n-n*0,5^(n+1) < n
Donc a < n ce qui prouve que 2^n ne divise pas n! quelque soit n entier naturel non nul.