竞赛专
题
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--欧拉定理、费马小定理、孙子定理
欧拉定理、费马小定理、孙子定理
1、设m0,则模m有m个剩余类M{ikm|kZ},i0,1,2,?,m1,,,,,,i
,如果i与m互质,那么M中每一个数均与m互质,这样的同余类共有(m)个, i
,(m)是1,2,?,m中与m互质的个数,称为欧拉函数;
,(m) 2、欧拉定理:设m,1,(a,m),1,则a,1(modm);3、缩系的几种性质:
,(1)、模m的一组缩系含有(m)个数;
,,(2)、若a、a、?a是(m)个与m互质的整数,则a、a、?a是模m的一组缩系()12m12m的充要条件是a,a(modm),(i,i);ii
(3)、若(a,m),1,且x是通过模m的缩系,则ax也是通过模m的缩系;
p4、费马小定理:若p为素数,则a,a(modp);
,,,k125、若n的
标准
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分解为:n,pp?p,则:12k
111,(n),n(1,)(1,)?(1,)ppp12k
6、孙子定理:设m、m、?m是k个两两互质的正整数,设m,mm?m,m,mM,1212kkii
(i,1,2,?,k),M,mm?mm?m,则同余方程组,,1211iiik
x,b(modm)11
x,b(modm)22
??
x,b(modm)kk
'''有唯一解x,MMb,MMb,?,MMb(modm)111222kkk
'其中MM,1(modm),i,1,2,?,kiii
例1、设a、a、?a和b、b、?b分别是n的一组完全剩余系,且2|n,nn1212
求证:a,b、a,b、?a,b不是n的一组完全剩余系。nn1122
证:?a、a、?a是n的一组完全剩余系,则:n12
nnn(n,1)na,i,,(modn),,选自《奥林匹i22ii,1,1克数学》高三nn61 分册P同理有:b,(modn),i2i,1
n
?(a,b),n(modn),0(modn),iii,1
又?另一方面(a,b)也是一组完全剩余系,则有:ii
nn(a,b),(modn),ii2i,1
n?2|n,0,,n,?上式不成立,?原命题成立; 2
1
n例2、证明:数列{2,3}中有一个无穷子数列,其中任意两项互素;
n证明:设数列{2,3}中已有k项是两两互素的,记为u,u,?,u,k12,uuu(),1?12k作u,2,3k,1
选自《奥林匹克数学》高,其中(x)是欧拉函数,由欧拉定理有: ,,,,uuuuuu三分册P63 ()((()?))?12k12k2,2,1(modu),1,i,ki
uuu,(?),112k?2,3,,1(modu),1,i,ki
??数列u,u,,u、u是k,1项两两互素的子数列,依此方法一直下去12kk,1
n数列{2,3}中一定有一个任意两项互素的无穷子数列{u}i
,,,,选自《数学31,2,pp(p),p例、在?中有多少个数是与互质,并求为素数。
竞赛研究教p解?为素数程》上册P154 ,,,?问题即为:1,2,?p中有多少个数是与p互质,并求(p)
,,,,1,1 pp,p,p,pp,pp又?在1,2,?中是的倍数有:1,2,3,?,共有个其他的数均与互质p
1,,,,1,,()(1)?p,p,p,p,p
1 【练习】证明:,(4),n不可能成立;4
4例4、证明当素数p,7时,p,1能被240整除;选自《世界数学奥林匹证:?素数p,7,?p是奇数克解题大辞典》数论卷
42P343 又?p,1,(p,1)(p,1)(p,1)
2且p,1,p,1,p,1均为偶数,p,1和p,1是相邻的偶数,则:
42p,1,(p,1)(p,1)(p,1)能被2,2,4,16整除 又?费马小定理有:(3,p),1,(5,p),1
24?3|p,15|p,1
4又?16,3与5两两互素,则16,3,5|p,1
4?240|p,1
13 【练习】证明:2730|n,n,(n,N)
2
例5、设m和n是自然数,满足:对任意自然数k,11k,1与m和11k,1与n具有相同
l的最大公约数,证明存在某个整数l,使m,11n。
ij证:设m,11p,n,11p,其中i,j为非负整数,且11|p,11|q
l为证明存在某个整数l,使m,11n,只需证明p,q
假设p,q,
?(p,11),1,?由孙子定理有:存在正整数a,
使得:a,0(modp)
a,,1(mod11)
?a,11k,1,(k,N),且11|a选自《世界数学奥林匹i又?(11k,1,m),(a,11p),p克解题大辞典》数论卷j(11k,1,n),(a,11q),q,p368 P
另一方面:(11k,1,m),(11k,1,n)
?产生矛盾,假设不成立,
同理p,q也不成立
i,j ?p,q即:m,11n,l,i,j
【练习】是否存在1000000个连续整数,使得每一个都含有二重的素因子,即能被某个素数平方所整除。
3
,选自《数学1【练习】证明:(4),n不可能成立;竞赛研究教4
程》上册P155 1,证:若(4),n成立,则4|n4,,,,,k122,(2),,,设n,ppp,ppp为奇质数,则:??12k12k
p,111p,p,1,,,,,,,,k,12kk1212()22()()()n,ppp,ppp???12k12k 4ppp12k
,,,1,,,,1,,1,,2,kk1212即:2ppp,2ppp(p,1)(p,1)(p,1)???12k12k12k即:ppp,4(p,1)(p,1)(p,1)??12k12k
又?上式右边是一个偶数,左边是一个奇数,?上式不成立,?假设不成立
1?,(4),n不可能成立4
13【练习】证明:2730|n,n,(n,N)
13证明:?2730,2,3,5,7,13,若记f(n),n,n,(n,N),则由费马小定理,可知13|f(n),选自《中国
1366华罗庚学校由于n,n,n(n,1)(n,1)
336数学课本》 ,n(n,1)(n,1)(n,1)
P218 226,n(n,1)(n,1)(n,n,1)(n,n,1)(n,1)
7532故f(n),n,n,f(n),n,n,f(n),n,n,f(n),n,n,都是f(n)的因式1234
由费马小定理可知:7|f(n),5|f(n),3|f(n),2|f(n)1234
即2,3,5,7,13均整除f(n),且2,3,5,7,13两两互素,故2730|f(n)
【练习】是否存在1000000个连续整数,使得每一个都含有二重的素因子,即能被某个素数平方所整除。
?证明:令p,p,p是s个相异的素数,由孙子定理,下列同余式组12s
2x,,1(modp)1选自《世界数学奥林匹2x,,2(modp)2克解题大辞典》数论卷
??P360
2x,,s(modp)存在一解,设此解为ns
2?则s个连续整数n,1,n,2,,n,s每个都有一个二重素因子,即有p|n,ii
取s,1000000,则可得到满足条件
要求
对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗
的1000000个连续整数;
4
5