- •Глава 1. Теория делимости целых чисел
- •§ 1. Отношение делимости в кольце целых чисел основные сведения из теории
- •1. Деление без остатка (нацело)
- •1. 1. Определение 1.
- •1. 2. Определение 2.
- •1. 3. Основные свойства делимости (везде a, b, c – целые числа).
- •130. Следствие из 110 и 120 :
- •2. Деление с остатком
- •1. 4. Определение 3.
- •1. 5. Теорема 1.
- •Типовые задачи
- •Решение.
- •Упражнения для самостоятельной работы
- •§ 2. Наибольший общий делитель (нод) целых чисел. Взаимно простые числа. Наименьшее общее кратное (нок) основные сведения из теории
- •1. Наибольший общий делитель (нод) нескольких целых чисел
- •2. 1. Определение 1.
- •2. 2. Определение 2.
- •Пусть а, b z, b 0. Выполним последовательно деление:
- •Наибольший общий делитель равен последнему отличному от нуля остатку.
- •2) Обобщение теоремы 2.
- •2. 6. Свойство нод.
- •2. Взаимно простые числа
- •2. 7. Определение 3.
- •2. 8. Свойства взаимно простых чисел.
- •3. Наименьшее общее кратное (нок) нескольких целых чисел
- •2. 9. Определение 4.
- •2. 10. Определение 2.
- •4. Связь нод и нок двух натуральных чисел
- •Типовые задачи
- •Решение.
- •Решение.
- •Решение.
- •Упражнения для самостоятельной работы
- •§ 3. Простые и составные числа. Каноническая форма натурального числа основные сведения из теории
- •1. Определения простых и составных чисел
- •3. 1. Определение 1.
- •3. 2. Определение 2.
- •2. Свойства простых чисел
- •3. Каноническая форма натурального числа (основная теорема арифметики целых чисел)
- •3. 9. Теорема 3.
- •3. 11. Определение 3.
- •Типовые задачи
- •Решение.
- •Решение.
- •Упражнения для самостоятельной работы
- •Глава 2. Числовые сравнения. Классы вычетов по данному модулю
- •§ 5. Числовые сравнения по данному модулю
- •Основные сведения из теории
- •5. 1. Определение 1.
- •5. 2. Лемма.
- •5. 4. Свойства числовых сравнений, аналогичные свойствам числовых равенств.
- •5. 5. Свойства числовых сравнений, зависящие от модуля (не аналогичные свойствам числовых равенств).
- •Типовые задачи
- •Упражнения для самостоятельной работы
- •§ 6. Классы вычетов по модулю т . Полная и приведённая системы вычетов основные сведения из теории
- •6. 1. Определение 1.
- •6. 2. Свойства множества классов вычетов по модулю т:
- •6. 3. Определение 3.
- •6. 4. Отметим, что:
- •6. 5. Теорема 1.
- •6. 6. Теорема 2.
- •6. 7. Определение 4.
- •6. 8. Определение 5.
- •6. 9. Отметим, что:
- •6.11. Теорема 3.
- •6.12. Определение 6.
- •6.13. Определение 7.
- •6.14. Теорема 4.
- •Типовые задачи
- •Упражнения для самостоятельной работы
- •§ 7. Теорема эйлера. Малая теорема ферма основные сведения из теории
- •7. 1. Теорема 1.
- •7. 3. Теорема Эйлера.
- •7. 5. Обобщёння теорема Ферма.
- •Типовые задачи
- •Упражнения для самостоятельной работы
- •Глава 3. Арифметические приложения теории числовых сравнений
- •§ 8. Систематические числа
- •Основные сведения из теории
- •1. Целые систематические числа
- •8. 1. Определение 1.
- •8. 2. Определение 2.
- •2. Систематические дроби
- •8. 8. Определение 3.
- •8. 9. Следствие 1.
- •8.10. Определение 4.
- •8.11. Определение 5.
- •Типовые задачи
- •Решение.
- •Упражнения для самостоятельной работы
- •§ 9. Переход от рационального числа вида к систематической дроби основные сведения из теории
- •9. 2. Выводы.
- •9. 3. Отметим, что:
- •Типовые задачи
- •Упражнения для самостоятельной работы
- •§ 10. Теорема паскаля. Признаки делимости основные сведения из теории
- •10. 2. Следствие.
- •Типовые задачи
- •1) Признаки делимости на 3 и на 9.
- •2) Признак делимости на 11.
- •Упражнения для самостоятельной работы
- •Глава 4. Сравнения с одной неизвестной по данному модулю
- •§ 12. Основные понятия. Равносильность сравнений
- •Основные сведения из теории
- •12. 1. Определение 1.
- •12. 2. Определение 2.
- •12. 3. Теорема 1.
- •12. 4. Определение 3.
- •12. 5. Определение 4.
- •12. 6. Теоремы равносильности сравнений с одной неизвестной.
- •12. 7. Следствие 1.
- •12. 8. Теорема 2 о замене коэффициентов сравнения.
- •12. 9. Следствие 2.
- •12.10. Определение 5.
- •12.11. Теорема 3.
- •Типовые задачи
- •Упражнения для самостоятельной работы
- •§ 13. Линейные сравнения с одной неизвестной основные сведения из теории
- •13. 1. Определение 1.
- •13. 2. Техника решения сравнения а х b (mod m) .
- •13. 3. Теорема 1.
- •В самом деле:
- •13. 4. Определение 2.
- •13. 5. Теорема 2.
- •13. 6. Теорема 3.
- •Упражнения для самостоятельной работы
- •§ 14. Системы линейных сравнений с одной неизвестной основные сведения из теории
- •14. 1. Определение 1.
- •14. 2. Определение 2.
- •14. 3. Следствие 1.
- •14. 4. Теорема 1.
- •14. 5. Следствие 2.
- •Типовые задачи
- •Упражнения для самостоятельной работы
- •Глава 5. Конечные цепные дроби
- •§ 16. Понятие конечной цепной дроби основные сведения из теории
- •16. 1. Определение 1.
- •16. 3. Алгоритм преобразования несократимой дроби в конечную цепную дробь.
- •16. 4. Рассмотрим конечные цепные дроби:
- •Обозначение k-й подходящей дроби: , где Pk – числитель k-й подходящей дроби,
- •16. 6. Алгоритм вычисления Pk и Qk.
- •Типовые задачи
- •Упражнения для самостоятельной работы
- •§ 17. Решение сравнений вида ах b (mod m) с помощью конечных цепных дробей основные сведения из теории
- •Типовые задачи
- •Упражнения для самостоятельной работы
§ 7. Теорема эйлера. Малая теорема ферма основные сведения из теории
7. 1. Теорема 1.
Если
аZ,
тN,
т >1
и (а;
т)
= 1
, – то в бесконечной последовательности
степеней а1,
а2,
а3,
... , аs,
… , аt,
…
найдутся
хотя бы две степени с показателями
s
и
t
(s
<
t)
такие,
что
. (*)
7.
2. Замечание.
Обозначив
t
– s
= k
> 0, из
(*)
получим:
.
Возводя обе части этого сравнения в
степень nN
, получим:
(**).
Это означает, что существует бесконечное
множество степеней числа a,
удовлетворяющих сравнению (**).
Но как
найти
эти показатели? Каков наименьший
показатель, удовлетворяющий сравнению
(**)
? На первый вопрос отвечает теорема
Эйлера
(1707 – 1783).
7. 3. Теорема Эйлера.
Если
аZ,
тN,
т >1
и (а;
т)
= 1, – то
. (13)
Пример.
Пусть
а
= 2,
т
= 21, (а;
т)
= (2; 21) = 1.
Тогда
.
Так как
(21) = 12, то
212
1(mod
21). В
самом деле: 212
=
4096 и
(4096 – 1)
21.
Тогда очевидно, что 224
1(mod
21), 236
1(mod
21) и
так далее. Но является ли показатель
степени 12
– наименьшим,
удовлетворяющим сравнению 2n
1(mod
21)
? Оказывается, нет. Наименьшим
показателем
будет п =
6: 26
1(mod
21), ибо
26
– 1 = 63, а
63
21.
Заметим,
что наименьший
показатель следует искать только
среди
делителей
числа
(т)
(в данном примере – среди делителей
числа (21)
= 12 ).
7. 4. Малая теорема Ферма (1601 – 1665).
Для
любого простого числа р
и
любого числа аZ,
не делящегося на р,
имеет место сравнение
.
(14)
Пример.
Пусть
а
= 3,
р
= 5, где
3 не
5.
Тогда
или
.
7. 5. Обобщёння теорема Ферма.
Для
любого простого числа р
и
произвольного числа аZ
имеет место сравнение
(15)
Типовые задачи
1. Докажите, что 38 73 3(mod 35).
Решение.
1)
Так как (38;
35) = 1, то
по теореме
Эйлера
;
(35)
= 24, значит,
(1).
2) Из сравнения (1) по следствию 2 свойства 50 числовых сравнений имеем:
(2)
.
3) Из сравнения (2) по следствию 1 свойства 50 сравнений: 3872 38 138 (mod 35) 38 73 38 38–35 = 3(mod 35) 38 73 3 (mod 35), что и требовалось доказать.
2.
Дано: а
= 4, т
= 15.
Найти наименьший показатель степени
k,
удовлетворяющий сравнению
(*)
Решение.
1)
Так как (a;
m)
= (4; 25) = 1,
то по теореме
Эйлера
,
(25)
= 20, поэтому
.
2) Является ли найденный показатель степени – число 20 – наименьшим натуральным числом, удовлетворяющим сравнению (*)? Если существует показатель степени, меньший 20, то он должен быть делителем числа 20. Значит, искомый наименьший показатель k надо искать среди множества чисел n = {1, 2, 4, 5, 10, 20}– делителей числа 20.
3)
При п
= 1:
;
при
п = 2:
;
при п = 3: (рассматривать не надо);
при
п = 4:
;
при
п = 5:
;
при п = 6, 7, 8, 9: (рассматривать не надо);
при
п = 10:
.
Итак, наименьшим показателем степени k, удовлетворяющим сравнению(*), является k= 10.
Ответ:
.
