同餘基本定理的應用

2021-09-30 14:04:37 字數 1336 閱讀 5804

mod同餘的觀點可以證明許多不存在性問題的:

例如x!=y 只需證明x,y關於某個數不同餘

x不為完方數 x同餘3 (mod 8)  同餘2 (mod 3)

x不為立方數 1^3 同餘1     2 8  3 0 41 5 8 6 0

a的立方同餘0 +1 -1(mod 9)

定理的應用:威爾遜定理比較直白。

困難的是給出乙個構造,一般的直接套結論。

乙個比較典型的威爾遜定理的構造: p為4k+1型質數

prove   x^2同餘-1(mod p)有解

prove:(p-1)!同餘-1(mod p) 設p = 4k+1;

那麼(p-1)! = 4k! = 1*2*3.......2k*(2k+1)........4k同餘1*2*3......(-2k)(-2k-1).....(-1)

= 2k! 2k!*(-1)^2k

=(2k!)^2

尤拉定理

用於證明構造性的的東西和計算同余式

先要明白fai(n)如何計算

設n = p1^a1*p2^a2.....pm^am (a1.....am為正整數)

1~n中有多少個數與n互質,等價於1~n中有多少個數不被p1....pm乘除

fai(n) = n - n/p1 - n/p2 -.........n/pm + n/p1p2 + n/p1p3........  -n/p1p2p3...........                         (小學生容斥原理)

= n(1-1/p1)(1-1/p2).......(1-1/pm)

這個式子描述了1~n中恰好有(p1-1 ) / p1這麼大比例的數不被p1整除

這(剩下)其中有恰有(p2-1)/p2..................p2..........

也可以用歸納法進行證明

於是可以用於計算

2^2000 被 3^7 除餘幾?.........

可用於一些構造

找k^fai(n) 同餘 1(modfai(n))

prove:證明3^n的個個位數之和沒有上界

或者prove 對於任意的正整數m 總可以找到3^n 裡面出現了連續的m的0

這個證明不太困難

注意到(3,10^2m) = 1

所以3^fai(10^2m)同餘 1 mod(fai(10^2m))

後2m位為0

第乙個:若不然,設3^n0去到上界3^n0是乙個不到n0位的數

注意考查方程3^n0+x同餘3^n0(mod10^2*n0)

後2n0位完全相同而前面還有數,

這就證明了3^n0+x各個位置之和大於3^n0

而上式顯然有解 矛盾!

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