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同余定理

时间:2021-06-02 18:15:34      阅读:0      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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同余定理

同余定理是数论中的重要概念。给定一个正整数\(m\),如果两个整数\(a\)\(b\)满足\((a-b)\)能被\(m\)整除,那么我们就称整数\(a\)\(b\)对模\(m\)同余,记作\(a\equiv b(mod \: m)\)

自我理解:两个数同时除以\(m\)得到的余数相同。

一、同余

定义:设\(m\)是大于\(1\)的正整数,\(a,b\)是整数,如果\(m|(a-b)\),则称\(a\)\(b\)关于模\(m\)同余,记作\(a\equiv b(mod \: m)\)

定理1:整数\(a,b\)对模\(m\)同余的充要条件是\(a-b\)能被\(m\)整除(即\(m|a-b\))。

推论\(a\equiv b(mod\:m)\)的充分条件是\(a=m\times t+b\)(\(t\)为整数)。

表示对模\(m\)同余关系的式子叫做模\(m\)的同余式,简称同余。

定理2:同余关系具有反身性,对称性与传递性,即

  1. \(a\equiv a(mod\:m)\);
  2. \(a\equiv b(mod\:m)\),则\(b\equiv a(mod\:m)\)
  3. \(a\equiv b(mod\:m),b\equiv c(mod\:m)\),则\(a\equiv c(mod\:m)\)

定理3:若\(a\equiv b(mod\:m),c\equiv d(mod\:m)\),则

  1. \(a+c\equiv b+d(mod\:m)\)
  2. \(a-c\equiv b-d(mod\:m)\);
  3. \(a\times c\equiv b\times d(mod\:m)\).

对于多个的同模同余式也能进行加减乘运算。对于乘法运算还有一下推论:

推论:若\(a\equiv b(mod\:m)\)\(n\)为自然数,则\(a\times n\equiv b\times n(mod\:m)\)

定理4:若\(c\times a\equiv c \times b(mod\:m),(c,m)=d\),且\(a,b\)为整数,则\(a\equiv b(mod\:\frac{m}{d})\)

推论:若\(c\times a\equiv c\times b(mod\:m),(c,m)=1\),且\(a,b\)为整数,则\(a\equiv b(mod\:m)\)

定理5:若\(a\equiv b(mod\:m),a\equiv b(mod\:n)\),则\(a\equiv b(mod\:[m,n])\)

推论:若\(a\equiv b(mod\:m_i),i=1,2,\dots,n\),则\(a\equiv b(mod\:[m_1,m_2,\dots,m_n])\)

定理6:若\(a\equiv b(mod\:m),n|m\),则\(a\equiv b(mod\:n)\)

定理7:若\(a\equiv b(mod\:m)\),那么\(a^n\equiv b^n(mod\:m)\)

同余证一些特殊数的整除特征

  1. 正整数\(a\)\(9\)的倍数必须且只须\(a\)的各位数码之和是\(9\)的倍数。
  2. \(a=a_na_{n-1}\dots a_1a_0\)\(11|a\)的充要条件是\(11|a_0-a_1+a_2-\dots+(-1)^na_n\)
  3. 正整数\(a\)能被\(7\)整除的条件是\(a_0-a_1+a_2-\dots+(-1)^na_n\equiv0(mod\:7)\),这里的\(a_1\)为三位数(千进制)。

算法应用

  1. 快速乘
  2. 快速幂
  3. 取模运算

定义2:如果\(m\)为自然数,集合\(k_i=\{x|x=m\times t+i,i是任意整数\},r=0,1,\dots,n\)。则称\(k_0,k_1,\dots,k_{m-1}\)为模\(m\)的剩余类。

剩余类具有如下比较明显的性质:

  1. \(m\)的剩余类\(k_0,k_1,\dots,k_{m-1}\)都是整数的非空子集;
  2. 每个整数必属于一个剩余类;
  3. 两个整数属于同一个剩余类的充要条件是它们对模\(m\)同余。

定义3:从模\(m\)的每个剩余类中任取一个数,所得到的\(m\)的个数叫做模\(m\)的完全剩余系。

定理6\(k\)个整数\(a_1,a_2,\dots,a_k\)构成模\(m\)的完全剩余系的充要条件是\(k=m\),且这\(m\)个数对模\(m\)两两不同余。

定理7:若\(x_1,x_2,\dots,x_m\)是模\(m\)的完全剩余系,\((a,m)=1,b\)为整数,则\(a\times x_1+b,a\times x_2+b,\dots,a\times x_m+b\)也是模\(m\)的完全剩余系。

相关定理

同余定理

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原文地址:https://www.cnblogs.com/hy2001/p/14829717.html

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