初中数学竞赛讲座——数论部分7(同余)
第二讲同余（数论复赛辅导）
第二讲同余（数论复赛辅导）第二讲同余一.基础知识1.定义1. 设m 是正整数，若用m 去除整数b a ,，所得的余数相同，则称a 与b 关于模m 同余，记作)(mod m b a ≡，否则称a 与b 关于模m 不同余，记作a)(m o d m b .例如：)15(mod 434≡，)7(mod 11000-≡，98(mod 2) 等等。
当m b <≤0时，)(mod m b a ≡，则称b 是a 对模m 的最小非负剩余。
对于固定的模m ，通常有下面的性质：性质1. )(mod m b a ≡的充要条件是,a mt b t Z =+∈也即)(|b a m -。
性质2.同余关系满足以下规律：（1）（反身性）)(mod m a a ≡；（2）（对称性）若)(mod m b a ≡，则)(mod m a b ≡；（3）（传递性）若)(mod m b a ≡，)(mod m c b ≡，则)(mod m c a ≡；（4）（同余式相加）若)(m od m b a ≡，)(mod m d c ≡，则)(mod m d b c a ±≡±；（5）（同余式相乘）若)(mod m b a ≡，)(mod m d c ≡，则)(mod m bd ac ≡；注意：① 反复利用（4）（5），可以对多于两个的（模相同的）同余式建立加、减和乘法的运算公式；② 特别地，由（5）易推出：若)(mod m b a ≡，c k ,为整数且0>k ，则)(mod m c b c a k k ≡；③ 同余式的消去律一般并不成立，即从)(mod m bc ac ≡未必能推出)(mod m b a ≡，可是我们却有以下结果：若)(mod m bc ac ≡，则≡),(mod c m m b a . 由此可以推出：（6）若,1),(=m c )(mod m bc ac ≡，则有)(mod m b a ≡，即在c 与m 互素时，可以在原同余式两边约去c 而不改变模.（7）若)(mod m b a ≡，d ｜m ，则)(mod d b a ≡；（8）若)(mod m b a ≡，0≠d ，则)(mod dm db da ≡；（9）若(mod )(1,2,,)i a b m i k ≡=，则12(mod [,,,])k a b m m m ≡，特别地，若12,,,k m m m 两两互素时，则有12(mod )k a b m m m ≡；性质3.若k i m b a i i ,,2,1),(m od =≡，则)(mod 11m b a k i k i i i ∑∑==≡；11(mod )k ki ii i a b m ==≡∏∏；性质4.设)(x f 是系数全为整数的多项式，若)(mod m b a ≡，则))(mod ()(m b f a f ≡。
数论中的同余定理
数论是研究整数的性质和结构的学科，它涉及了很多有趣而又重要的定理和原理。
在数论中，同余定理是一个非常基础而且重要的概念。
同余定理通过研究整数的除法运算与取余运算之间的关系，帮助我们理解整数的性质和规律。
下面我们将详细讨论同余定理的概念和其在数论中的应用。
首先，我们来了解一下同余的概念。
在数学中，同余是指整数之间满足某种特定关系的性质。
具体而言，如果两个整数除以同一个正整数所得的余数相等，则这两个整数被称为同余的。
用数学符号来表示，即对于整数a、b和正整数m，如果a与b除以m所得的余数相等，则称a与b关于模m同余，记作a≡b (mod m)。
例如，5≡11 (mod 3)，表示5与11关于模3同余。
接下来，我们来介绍同余定理及其相关概念。
同余定理是数论中的一组基本定理，它揭示了整数之间同余关系的一些基本性质。
常见的同余定理有三类：欧拉定理、费马小定理和中国剩余定理。
欧拉定理是数论中最重要的定理之一。
它是基于欧拉函数的一个结论，表明对于任意正整数a和正整数m，如果a与m互质（即它们没有公共因子），则有a^φ(m)≡1 (mod m)，其中φ(m)表示小于m且与m互质的正整数的个数。
费马小定理是同余定理中的另一个重要定理。
它是费马定理的一个特殊情况，宣称对于任意正整数a和质数p，有a^p≡a (mod p)。
这个定理常常用于证明一些数论问题，尤其是在素数的应用中经常被使用。
中国剩余定理是一组定理的集合，用于解决一类同余方程组的问题。
对于给定的一组余数和模数，中国剩余定理可以找到一个与这组余数同余的最小非负整数。
这个定理在密码学和计算机科学中有着广泛的应用，被用于构建高效的算法和数据结构。
同余定理在数论中有着重要的应用。
首先，同余定理可以帮助我们简化复杂的计算。
由于同余关系的转换性，我们可以通过将整数转换为其对模m的余数，将复杂的运算转化为简单的模运算，从而简化了问题的求解过程。
此外，同余定理还能够帮助我们证明数论问题中的一些重要结论。
数论中的同余定理与同余方程的解法
数论中的同余定理与同余方程的解法数论是研究整数性质和整数运算规律的数学分支。
同余定理和同余方程是数论中重要的概念和工具。
本文将介绍同余定理的基本思想和应用，以及解决同余方程的常见方法。
一、同余定理同余是指两个整数除以同一个数所得的余数相等。
同余定理是数论中的一个基本理论，用于刻画整数之间的关系。
设a、b和n都是整数，n>0，我们称a与b关于模n同余，记作a≡b(mod n)，当且仅当n|(a-b)。
同余定理可以分为以下几条：1. 同余的基本性质（1）自反性：a≡a(mod n)（2）对称性：若a≡b(mod n)，则b≡a(mod n)（3）传递性：若a≡b(mod n)，b≡c(mod n)，则a≡c(mod n)2. 同余的运算性质（1）加法：若a≡b(mod n)，c≡d(mod n)，则a+c≡b+d(mod n)（2）减法：若a≡b(mod n)，c≡d(mod n)，则a-c≡b-d(mod n)（3）乘法：若a≡b(mod n)，c≡d(mod n)，则a*c≡b*d(mod n)3. 同余的整除性质若a≡b(mod n)，则m|a的充分必要条件是m|b。
同余定理不仅在数论中有重要应用，还广泛用于密码学、计算机科学等领域。
二、同余方程的解法同余方程是形如ax≡b(mod n)的方程，其中a、b和n为已知整数，x 为未知整数。
解同余方程可以通过以下几种方法：1. 借助同余定理直接解法：若gcd(a,n)|b，方程ax≡b(mod n)存在解。
具体解法为，求出gcd(a,n)的一个解d，然后将方程两边同时除以d，得到新方程a'x≡b' (mod n')，其中a'、b'和n'为新方程的系数，满足gcd(a',n')=1，然后再求解新方程，最后合并得到原方程的所有解。
2. 中国剩余定理：中国剩余定理是解决同余方程组的一种有效方法。
同余理论在数学竞赛中的运用
同余理论在数学竞赛中的运用同余理论是数论中的一个重要分支，是指两个整数间差是一些给定的模数的倍数。
同余理论在数学竞赛中的运用非常广泛，无论是解题方法还是抽象思维训练都有涉及。
首先，同余理论可以用于解决一类问题，即同余方程问题。
同余方程是指一个未知数与模数之间具有其中一种特定关系的方程。
在数学竞赛中，我们经常会遇到需要求解同余方程的问题。
通过应用同余理论，可以利用模数的性质，简化问题的计算过程，从而较快地得到解。
举一个例子，假设一个问题是求解方程7x ≡ 6 (mod 5) 的整数解。
这个问题可以通过同余理论快速解决。
首先，我们可以观察到7 ≡ 2 (mod 5)。
因此，方程可以变形为2x ≡ 6 (mod 5)。
接下来，我们可以计算出 2 的逆元，即找到一个整数 a，满足2a ≡ 1 (mod 5)。
通过观察，我们可以发现 a = 3 是满足此条件的整数。
因此，将方程两边同时乘以 3，得到6x ≡ 18 (mod 5)。
再简化一步，可以得到x ≡ 3 (mod 5)。
因此，方程的整数解为 x = 3 + 5k，其中 k 是任意整数。
除了解同余方程的问题，同余理论还可以应用于解决循环问题。
在数学竞赛中，我们常常会遇到需要求循环节或重复周期的问题。
通过使用同余理论，我们可以很方便地进行分析和计算。
举一个例子，假设一个问题是求证序列{1^2, 2^2, 3^2, …,(p−1)^2} 在模 p 下的循环节长度。
首先，我们可以利用模数的性质，观察到对于任意整数 a 和 m，(a+m)^2 ≡ a^2 (mod m)。
因此，在这个问题中，我们只需要分析序列的前 p 个项即可。
进一步观察，我们可以发现p^2 ≡ 0 (mod p)，因此 p^2 不在序列中。
又因为 p-1 是模 p 的逆元，所以 (p-1)^2 ≡ 1 (mod p)。
因此，序列{1^2, 2^2, 3^2, …,(p−1)^2} 在模 p 下的循环节长度为 p-1此外，同余理论还可以用于计算和判定整数的性质。
同余的概念与性质
同余的概念与性质同余：设m 是大于1的正整数，若用m 去除整数b a ,，所得余数相同，则称a 与b 关于模m 同余，记作)(mod m b a ≡，读作a 同余b 模m ；否则称a 与b 关于模m 不同余记作)(mod m b a ≠。
性质1：)(mod m b a ≡的充要条件是Z t mt b a ∈+=,，也即)(|b a m -。
性质2：同余关系满足下列规律：（1）自反律：对任何模m 都有)(mod m a a ≡；（2）对称律：若)(mod m b a ≡，则)(mod m a b ≡；（3）传递律：若)(mod m b a ≡，)(mod m c b ≡，则若)(mod m c a ≡。
性质 3:若,,,2,1),(mod s i m b a i i =≡则).(mod ),(mod 21212121m b b b a a a m b b b a a a s s s s ≡+++≡++推论： 设k 是整数，n 是正整数，（1）若)(mod m c b a ≡+，则)(mod m b c a -≡。
（2）若)(mod m b a ≡，则)(mod m a mk a ≡+；)(mod m bk ak ≡；)(mod m b a n n ≡。
性质4：设)(x f 是系数全为整数的多项式，若)(mod m b a ≡，则 ))(mod ()(m b f a f ≡。
性质5：若)(mod m bd ad ≡，且1),(=m d ，则)(mod m b a ≡。
性质6：若)(mod m b a ≡，且m d b d a d |,|,|，则)(mod d m d b d a ≡。
性质7：若)(mod m b a ≡，且m m |1，则)(mod 1m b a ≡。
性质8：若)(mod i m b a ≡，s i ,,2,1 =，则]),,,(mod[21s m m m b a ≡这里],,,[21s m m m 表示s m m m ,,,21 的最小公倍数。
初等数论 同余
注意：这条与前面的(5)的推论和(7)不同, 模变了. 证明： m | (a－b) => km | k(a－b)
a b m a b mt t. d d d
2013年11月13日10时5分
我喜欢数学
性质(9)
若 a ≡b (mod m1), a ≡b (mod m2), m=[ m1, m2 ], 则 a ≡ b (mod m) . 证明： 由充要条件, 有 m2 | (a－b)， m1 | (a－b)
2013年11月13日10时5分
性质的应用：
由 10≡1（mod 9），有 102≡12（mod 9）， 103≡13（mod 9），…，10n≡1n（mod 9）,
an an 1 a2 a1a0 an 10n an 1 10n 1 a1 10 a0 an an 1 a1 a0 (mod 9).
性质⑺ 同余式的“除”.
性质⑻⑼⑽
涉及模的改变！分别与a，b和m的约 数，倍数，公约数，最小公倍数有关.
性质⑾是关于a，b和m最大公约数的。
2013年11月13日10时5分
例 2
分析
今天是星期二，101000天之后的那天是星期几？
由于1乘a为a ，1n=1，先求得某数的n次幂与1对模同余 是非常方便的. 我们已知 7 | 1001, 即103 ＋1≡0 (mod 7), ， 103 ≡－1(mod 7), 得106 ≡1 (mod 7).
又23m1 2(mod 7)， 从而当且仅当
23m 2 4(mod 7),
n 3m时, 7 2n 1.
（2）由23m 1 2(mod 7)，3m 1 1 3(mod 7), 23m 2 1 5(mod 7), 2 可知，对任何正整数n, 2n 1不能被7整除.
初中数学竞赛数论定理
初中数学竞赛数论定理
初中数学竞赛中常用的数论定理：
1. 质数与因数：任何一个整数都可以唯一分解成若干质数的乘积，而且所有的因子都由这些质因子的指数作出来。
2. 最大公因数和最小公倍数：两个正整数a和b的最大公因数和最小公倍数分别记作gcd(a,b)和lcm(a,b)。
它们有许多重要性质可以应用。
3. 素性质数列：素数可以用许多方式列举出来，例如欧拉函数、Wilson定理、费马小定理等等。
其中一些方法在竞赛中比较常用。
4. 同余定理：如果a和b除以正整数m的余数相同，即
a≡b(mod m)，那么a和b就被称为模m同余。
同余关系具有传递性、对称性和反对称性，可以用来证明各种数学恒等式和不等式。
5. 等比数列：等比数列指的是一个数列中每个数都是前一个数乘以一个固定的比例因子。
一些有用的定理包括调和平均值不小于几何平均值、柯西不等式等等。
6. 解方程：竞赛中常常需要解各种复杂的方程，例如二次方程、方程组、移项变系数、绝对值不等式等等。
有些常见的技巧包括配方法、因式分解、代数恒等式、三角变换等等。
竞赛数学课程 同余
同 余同余是数论中的重要概念，也是一种方便有力的工具。
它主要涉及同余式、剩余类及鸥拉函数等内容。
一、 基本理论：1.同余式：a ≡b(modm) ⇔a=1q m+r 且b=2q m+r ⇔m ∣a-b （1） 自反性：a ≡a(modm)（2） 对称性：a ≡b(modm) ⇔b ≡a(modm)（3） 传递性：a ≡b(modm)且b ≡c(modm)，则a ≡c(modm)（4） a ≡b(modm)，c ≡d(modm)，则a ±c ≡b ±d(modm)，ac ≡bd(modm)（5） a ≡b(modm)，n +∈Z ，则nn b a ≡ (modm) （6） a ≡b(modm)，m=qn ，n +∈Z ，则a ≡b(modn)（7） a ≡b(mod i m )，i =1、2、…k ，则a ≡b(mod[k m m m ,,21])（8） m ≥1，m +∈Z ，(a,m)=1，则∃c ，使ac ≡1(modm)2．剩余类i M ={i+km ∣i=1,2,…m-1,k ∈ Z}称为模m 的剩余类（同余类），表示为imodm.(1) 在任意给定的m+1个整数中，必有两个对模m 同余。
(2) 存在m 个数，两两对模m 不同余。
(3) n ∣m ，则Z r ∈∃，有rmodm ⊆rmodn(4) 1a modm=2a modm ，则(1a ，m)=(2a ，m)(5) f(x)=011a x a x a n n n n +++-- ， g(x)= 011b x b x b n n n n +++-- ，是两整系数多项式，若满足i i b a ≡(modm)(i=1,2…n)，则当a ≡b(modm)时，f(a)=g(b)(modm)。
（上述多项式叫同余多项式，记为f(x) ≡g(x)(modm)3．鸥拉函数(r,m)=1，则称rmodm 为模m 的既约（互素）同余类，模m 的所有既约同余类的个数记作Ф(x),叫鸥拉函数。
人教版八年级数学上册竞赛讲义-同余
第十三讲同余在日常生活中,有时我们感兴趣的不是某些整数,而是这些整数去除以某一个正整数所得的余数．例如：(1) 从甲地开往乙地的火车,全程运行时间是34小时15分,如果火车20点55分从甲地开出,问到达乙地的时间是几点？答案不是55点10分,而是7点10分,即用55小时10分去除以24小时所得的余数．(2) 已知1990年的元旦是星期一,问1991年的元旦是星期几？因为1990年有365天,而365除以7所得的余数是1,所以,1991年的元旦是星期二．由于同是几点钟或同为星期几,常常在生活中有同样的意义,这样就在数学中产生了“同余”的概念．可以说,“同余”这个概念的产生,大大地丰富了数学的内容．所谓“同余”,顾名思义,就是“余数相同”．由此,我们可以这样来定义,“同余”这个概念：设a,b都是整数,m是正整数,如果a,b除以m所得的余数相同,则称a,b对模m同余．上述定义具有直观、明瞭的优点,同学们很容易理解,但它不便在理论上进行推导,运用起来也不太方便,为此,我们需要将它进行改进．设a,b都是整数,m是正整数,如果已知a,b除以m所得的余数相同,则可设：a＝ms＋r, b＝mt＋r,其中s,t,r都是整数,且0≤r＜m, 所以a－b＝m(s－t),从而m|(a－b)．反之,如果已知m|(a－b),则a,b除以m所得的余数相同．否则,若a＝ms＋r1, b其中s,t,r1,,r2都是整数,0≤r1<m,0≤r2<m,且r1a－b＝m(s－t)＋(r1因为－m<r1－r2<m且r1－r2≠0,所以m盾．由此知：a,b除以ma,b除以m所得的余数相同,给“同余”定义设a,b都是整数,m是正整数,如果m果m不整除(a－b),则称a,b对模m不同余,由定义可知：①a≡b(mod m)⇔m|(a－b),特别地a≡②设1≤b＜m,则a≡b(mod m)⇔a被m除由同余的定义,表示整数,性质1a≡a (mod m)．性质2a≡b (mod m)⇒b≡a (mod m)．性质3 a≡b (mod m),b≡c (mod m)⇒a≡c性质4a≡b (mod m)⇒a＋c≡b＋c (mod推论1 若a≡b (mod m),c≡d (mod m推论2 若a1≡b1 (mod m),a2≡b2a1＋a2＋…＋a n＝b1性质5 a≡b (mod m)⇒ac≡bc(mod m)．推论1 若a≡b (mod m),c≡d (mod m),则ac≡bd (mod m)．推论2 若a1≡b1 (mod m),a2≡b2 (mod m), …,a n≡b n (mod m),则a1·a2…a n＝b1·b2…b n(mod m)．推论3 a≡b (mod m)⇒a n≡b n(mod m)．我们上面谈到的同余的性质,和等式的性质是完全类似的,因此,结合等式的性质,容易理解、掌握和运用同余的性质．但是,同余和等式毕竟是两个不同的概念,因此,它们的性质并不完全相同．例如,已知ac＝bc,c≠0,则a＝b．但是,如果已知ac≡bc(mod m),c≠0,却不能得到a≡b (mod m)．例如10×3≡4×3 (mod 18),但10≡4 (mod 18)．因此,我们在利用同余的概念及性质解题时,要特别注意不能和等式的性质混淆．例1．设a,b都是正整数,且a被7除余数是2,b被7除余数是5,求a2＋4b和a2－4b被7除的余数．(3) 17| (191000－1)．例6．求证：7|(22225555＋55552222)．例7．求证：1990|(996996－994994)．例8．一个正整数的个位数字是7,上述条件的最小正整数．例9．设n是正整数,求证：7不整除(4n＋练1．求证：(1) 7|(501990－1)；(2) 17|(502．求余数：(1) 471990除以5；(2) 471991除以5；(3) 1011990除以11；(4) 1011991除以11；(5) 10n除以13．3．求证；(1) 7|(21990＋5)；(2) 33|(21990－1)；993＋991991).,所得到的数是原数的4倍,求满足上,所得到的数是原数的3倍,求满足上7．在七位数30003x y．x y中,当x, y为何值时,13|300038．有40个整数,其中每一个都不能被5整除,求证：这40个数的40次幂的和能被5整除．9．设a,b,c都是正整数,且：a2＋b2＝c2,10．设n是正整数,求证：(1) 6不整除(5n＋3)；。
同余问题知识点讲解
同余问题知识点讲解数论中的同余问题同余问题是数论中的一个重要知识点，也是各大数学竞赛和小升初考试必考的奥数知识点。
因此，学好同余问题对学生来说非常重要。
许多孩子都接触过同余问题，但也有不少孩子说“遇到同余问题就基本晕菜了！”。
同余问题主要包括带余除法的定义，三大余数定理（加法余数定理、乘法余数定理和同余定理），以及中国剩余定理和弃九法原理的应用。
带余除法的定义及性质一般地，如果a是整数，b是整数（b≠0），若有a÷b=q……r，也就是a＝b×q＋r，且0≤r＜b，我们称上面的除法算式为一个带余除法算式。
其中，当r=0时，我们称a可以被b整除，q称为a除以b的商或完全商；当r≠0时，我们称a不可以被b整除，q称为a除以b的商或不完全商。
一个完美的带余除法讲解模型可以将带余除法的概念用一个图形化的模型来解释。
假设有一堆书，共有a本，这个a可以理解为被除数。
现在要求按照b本一捆打包，那么b就是除数的角色。
经过打包后共打包了c捆，那么这个c就是商，最后还剩余d本，这个d就是余数。
这个图能够让学生清晰的明白带余除法算式中4个量的关系，并且可以看出余数一定要比除数小。
三大余数定理1.余数的加法定理a与b的和除以c的余数，等于a,b分别除以c的余数之和，或这个和除以c的余数。
例如：23，16除以5的余数分别是3和1，所以23+16=39除以5的余数等于4，即两个余数的和3+1.当余数的和比除数大时，所求的余数等于余数之和再除以c的余数。
例如：23，19除以5的余数分别是3和4，故23+19=42除以5的余数等于3+4=7除以5的余数，即2.2.余数的乘法定理a与b的乘积除以c的余数，等于a,b分别除以c的余数的积，或者这个积除以c所得的余数。
例如：23，16除以5的余数分别是3和1，所以23×16除以5的余数等于3×1=3.当余数的和比除数大时，所求的余数等于余数之积再除以c的余数。
初中数学竞赛讲座——数论部分7(同余)
第7讲同余的概念及基本性质数论有它自己的代数，称为同余理论．最先引进同余的概念与记号的是数学王子高斯.先看一个游戏：有n+1个空格排成一行，第一格中放入一枚棋子，甲乙两人交替移动棋子,每步可前移1，2或3格,以先到最后一格者为胜.问是先走者胜还是后走者胜？应该怎样走才能取胜？取胜之道是：你只要设法使余下的空格数是4的倍数,以后你的对手若走i格（ｉ=1，２,3),你走4-i格,即每一次交替,共走了4格．最后只剩4个空格时,你的对手就必输无疑了．因此，若n除以４的余数是1，2或３时,那么先走者甲胜;若ｎ除以4的余数是0的话，那么后走者乙胜.在这个游戏里，我们可以看出,有时我们不必去关心一个数是多少，而要关心这个数用m除后的余数是什么．又例如,1999年元旦是星期五,1999年有365天,3６5＝７×5２＋1，所以2０00年的元旦是星期六.这里我们关心的也是余数．这一讲中,我们将介绍同余的概念、性质及一些简单的应用.同余，顾名思义,就是余数相同．一、基础知识定义1 给定一个正整数ｍ,如果用m去除ａ，ｂ所得的余数相同,则称a与b对模ｍ同余,记作a≡b(ｍｏdｍ），并读作a同余b,模m.否则,就称a与b对于模m不同余，记作ａ≡b（ｍod m),根据定义,ａ与ｂ是否同余，不仅与a、b有关,还与模m有关,同一对数a和b,对于模ｍ同余,而对于模ｎ也许就不同余,例如,5≡8（moｄ3),而5≡８（mｏｄ4),若a与b对模m同余,由定义１,有a=mq１＋r，ｂ＝mｑ2+ｒ.所以ａ－b＝m(q１-q2)，即m|a-b.反之，若m｜a-ｂ，设ａ=mq1+r1，b＝mq2＋ｒ2，0≤r1,r2≤m-1,则有m|r1-r2.因｜r1-r2|≤ｍ-1,故r1－r２=0，即r1＝r2.于是，我们得到同余的另一个等价定义：定义2若a与ｂ是两个整数,并且它们的差a-b能被一正整数m整除,那么，就称a与b对模m同余.另外，根据同余的定义,显然有以下几种关系是成立的:⑴a≡ａ(mod ｎ)⑵a≡ｂ(moｄm）⇔b≡a（mod ｎ)⑶a≡ｂ（mod n)⇒a≡c（mod m）b≡c（moｄｍ)由此可见,同余是一种等价关系，以上这三条分别叫做同余的反射性，对称性和传递性,而等式也具有这几条性质．二、典型例题；例1.如果a≡b（ｍｏd m),以下命题正确的有哪些?请说明理由?⑴ｍ| a-b⑵ａ=b＋mt⑶ａ＝k1m+ ｒ1,b =k2ｍ+r2(0≤ｒ1,r2＜m)⇔r１= ｒ２解:⑴因a≡b（moｄｍ）,所以可得a =ｋ1m＋r，b =ｋ２m+ r，那么ａ－ｂ=(k1－k2)m，由于k1－ｋ2是整数,因此ｍ｜a－b是正确的．⑵根据⑴可得a－b= ｍt，即a=b+ｍt⑶根据⑴可得，ｍ｜r1-r2,又因为0≤| ｒ1-r2 |＜ｍ，所以| ｒ1－r2 |=０，故r1=ｒ．2例２.判断正误，并说明理由.⑴如果a≡b(mｏd m）那么ka≡kb（ｍod m)⑵如果a≡b（modｍ），c是整数，那么ａ±c≡b±ｃ(mod m)⑶如果a1≡ｂ１（ｍod m)，a2≡b2(mod m)，那么ａ1±a2≡b１±b2 (mｏｄm),a１a2≡b1b2 (mod m）.⑷如果3a≡3ｂ(mod 6 ),那么a≡b (ｍod 6 )解：⑴∵a≡b（moｄm），∴m| a－b，∴m｜k (a-b)即ｍ｜(ka－kb)∴ｋa≡kb（mｏd m) ⑴成正确⑵∵a≡ｂ（ｍod m)，∴m | a－b又因为c是整数,所以ｍ| a-c－b＋c,即m | (ａ－c)－（b-c)即a－ｃ≡b-c(mod m）同理可得,ａ+c≡b+ｃ（mod m)⑶仿照上面的两个小题的方汪，可以判定这个命题也是正确的⑷显然６≡１2(ｍod6)，而２≡４（ｍod 6),因此，这个命题不正确说明：⑶的结论可以得到同余的另一条性质，即a≡ｂ（mod m)⇒a n≡b n（modｍ) 此题说明两个同余式能够象等式一样进行加、减、乘、乘方,但同余式两边却不能除以同一数,那么,同余式的两边在什么情况下可以同除以一个数呢？我们先看下面的例题．例3.由下面的哪些同余式可以得到同余式a≡b（moｄ５）①3a ≡3b （mo ｄ 5） ②10a ≡10b (ｍｏd 5）③6ａ≡６ｂ（mod １0） ④10a ≡10b (ｍod 20) 解：①因3a ≡3b (mod ５），所以5 | ３(a -ｂ),而5 | ３ , 因此5 ｜ ａ－ｂ,故a ≡ｂ（mod 5）②由１０ａ≡10b （mo ｄ 5)可以得到5 | 10(a －b )，而5 ｜ 10，因此5不一定整除a -b ,故a ≡b (mod 5）就成立③由６ａ≡6b (mod 1０)可得10 | ６（a －b ），而10=2×5，6=２×3，因此5 | a －b ,故ａ≡ｂ(m ｏd ５）成立④由10a ≡10b (mo ｄ ２０)可得到20 | １0(ａ-b ),而2０＝ 4×5,４ | 10，因此5 | (ａ－b )故ａ≡b (mod ５)不成立综上所述,由3a ≡3b (m ｏd 5)或６a ≡６b （mod 1０）都可以得到a ≡b （ｍｏd 5）说明:在①中，因为(３,５)＝1，因此由5 | 3(a －b )一定可以得到5 ｜ ａ－b ，进而得到a ≡b （mod 5)，一般地，如果(k ,ｍ）=1,ka ≡kb （mo ｄ ｍ）,那么ａ≡b （mod m ）在③中，因（6，10）=2，因此由10| 6(ａ-ｂ）一定可以得到5 | a -b ，进而得a ≡ｂ（mo ｄ 5)，一般地，如果（k ，m ）= d ，ka ≡kb （ｍｏd m ）,那么a ≡b )(moddm .例4．如果a ≡ｂ（mod １２）且a ≡b （ｍod 8)，那么以下同余式一定成立的是哪些？①a ≡ｂ（mod 4) ②a ≡ｂ(mod 24) ③a ≡ｂ（m ｏd 2０） ④ａ≡b （m ｏｄ ４8）解:正确的有①和②①由题中的条件可得１2 | a -ｂ,又因4 | 12，所以4 | a －b ,故a ≡b (mod 4).②因1２ ｜ a -b ，8| a －b ,所以a －b 是12和８的公倍数，又因为［8,1２]=24,因此 a -b 必是24的倍数，即２4 | a －b ，故a ≡b （mod 24).③显然,当ａ= 26,ｂ = ２时满足条件a ≡b (mod 12）和a ≡b (mo ｄ ８），但却不满足ａ≡b （ｍｏd 20).④同③，用a = 26，b = 2验证即可. 【说明】:⑴一般地，若a ≡b (mod m ）且n | m ，那么ａ≡b （mo ｄ ｎ) ⑵若a ≡b （m ｏd m ），a ≡b (mod n ）,那么a ≡b (mod [m ,n ]),它的一个特殊情况就是: 如果a ≡b （ｍｏd m ），a ≡b （mo ｄ n ）且（m ，n ）＝1，那么a ≡b （mod ｍ n )【一些结论】1.同余定义的等价形式①a ≡ｂ(ｍod m ） ｍ ｜ ａ-b②a ≡b (mod m ） ａ = ｂ+mt 2．同余式的同加、同乘性如果a １≡ｂ１(m ｏd m ）,a ２≡b 2（mod m )那么 ⑴a 1±a 2≡b 1±b ２（mod ｍ) ⑵ka 1≡kb 1(mod ｍ)(k ∈Z ) ⑶a 1a 2≡b １b 2（m ｏd ｍ） ⑷a 1n ≡b 1n （m ｏd ｍ）（ｎ是整数)． ３．如果（k ，m ）=d ,ka ≡ｋb (mod m ）,那么a ≡b )(moddm． 这条性质的直接推论就是：如果(k ,ｍ）=1，k ａ≡kb (ｍod m ）,那么a ≡b (mo ｄ m ） 4.如果a ≡b （mo ｄ m )且n | m ，那么a ≡ｂ(mod n ）５．如果ａ≡b (m ｏd ｍ)，ａ≡b （mo ｄ ｎ）,那么a ≡b （mod [ｍ,n ])这条性质的一个推论就是： 如果a ≡ｂ(m ｏd m ），ａ≡b (m ｏd n )且(m ,n ）=１，那么a ≡b (m ｏd ｍ n )例5．⑴求19992002除以9的余数;⑵求1010除以7的余数解：⑴∵9 ｜ 1999－10０0,∴1999≡１０00≡1（ｍod 9)∴1９９92000≡１２０02≡１（mod 9）,∴19992００0除以9的余数是1⑵∵10≡3（ｍod 7),∴１0３≡3３≡－1（mod 7)∴１06≡(-1）2≡１(m ｏｄ ７），∴1０10≡10４(ｍod 7） 又∵102≡9≡2（mod 7),∴１０2≡１0 4≡22≡４(mod 7） 所以1010除以７的余数是4．说明:求较大数的余数时,可先设法找到与±1同余的数,然后利用同余式的性质，求出所求数的余数.例6．求1４5８9+３2００2除以13的余数．解：∵145≡2(mod 13），∴1４５6≡26≡－１(mod 13)∴（1456)14≡(－１)１4≡1(mod 1３)即14584≡1(ｍｏd 1３)又∵145５≡２5≡6（ｍod 13）所以1458９≡1４584·１４55≡6×１≡6（mod 13）又∵３3≡1(mod １3)，∴(３3)66７≡32０0１≡1(ｍo ｄ 1３)，∴3２0０2≡3（mod 13） 所以，14589+32002≡6+3≡9(mod 13）即14５8９+32０02除以13的余数是9例７.求1998２0０2的十位数字分析：此题可以通过１998２00２的末两位数来求解，与前面的方法类似解：∵199８98≡-２（m ｏd 100),∴１99８２0０2≡（-2)２002≡22002≡41001(ｍｏd 100)因为４≡4(m ｏd 1０0)，42≡16（m ｏd 100)，4３≡6４(m ｏd １０0)，44≡５6(ｍod100），４5≡24（m ｏd 10０）,４6≡96(mod 10０）,47≡８4（ｍod １00)，４8≡36(mod 100）,49≡44（mo ｄ 100),41０≡7６(m ｏd 10０)，４１1≡4(mod １0０）…所以4 n 除以100的余数是以４、16、64、５6、24、96、84、３6、44、76周期性出现的,因41001＝410×10０+1,所以41０01≡4（m ｏｄ 10０）,因此19982０0２≡4(m ｏd 1０0)，故1９９8２002的十位数字是0.说明：正整数幂的末位数、末两位数、末三位数都具有周期性．例8(１998年匈牙利奥林匹克竞赛题）求使２n +１能被3整除的一切自然数n . 解∵∴则2n +1∴当n 为奇数时，2ｎ＋１能被3整除； 当n 为偶数时,2n ＋1不能被３整除.例９ 求证31980+4１981能被5整除. 证明 ∵∴∴∴例10．求20032０0２的末位数字.分析:此题就是求２０03２002除以10的余数解:∵2003≡3（mod 10),∴2003４≡3４≡1(ｍod 1０），∴2003２０02≡（2003４)５00·20０33≡1500·33≡27≡７(ｍｏｄ 10）∴２０02200２的末位数字是７．说明:对于十进制的整数011a a a a n n -有如下性质:)10(mod 0011a a a a a n n ≡- 例11．已知n 是正整数，证明４8 | ７2n ―2３52n ―1 证明:∵48=3×16，（３,1６)=1∴只需证明3｜ 72n ―２3５2n ―１且16 ｜ 72n ―2352n ―１即可 ∵7≡１（mod 3）,2352≡0(m ｏd ３） ∴72n ―２35２n ―1≡12n ―2３52×０－１≡0(mod 3） ∴3 | 72n ―2352n ―1，又∵235２=16×14７,∴2３52≡0(m ｏd 16) ∴72n ―23５2n ―1≡4９n －１≡１n －1≡0（m ｏd １6)∴1６ | ７2ｎ―2352n ―1，所以４８| 72n ―235２n ―1．说明：当模很大时,可以用本题的方法把问题化为较小的模来求解,请同学位用这个方法重解例8.例12．已知n是任意的正整数，且m | ７n+1２ｎ―1,求正整数ｍ的最大值．解:设ａｎ=7n+1２n―1,那么,ａ1=7+12―1＝18，ａ2=72+24―1=72∴(a1，a2)=（18,７2）=1８,∴m≤18，下面证明对任何正整数n,都有18 | 7n+1２n―1又因为18=２×9，所以只须证明２| 7n＋1２ｎ，９｜７ｎ+１２n―1即可.∵７≡1(ｍod２）,∴7n+12―１≡１n＋0―1≡0(ｍod ２)即2 |7ｎ+12n―1，对ｎ进行分类讨论，⑴若ｎ≡0(mod 3),则n=3k（k为正整数)7n＋1２n―1≡７3k+３6k+1≡(―２）3k+0―１≡（―８)k―１≡1ｋ―1≡０(mod 9）⑵若n≡1(mod 3），则n=3k+1(k为非负整数)7n+12n―１≡73k+36k+127＋１２―1≡0（moｄ９)⑶若ｎ≡2(mod 3),则ｎ=3ｋ+2（k为非负整数）7n+１2ｎ―1≡7３k·７2＋36k+24―１≡72+24―1≡0(mod９）因此，对一切自然数n，都有9 | ７n+12n―1.综上所述,18 | 7n+12n―1,因此ｍ的最大值为18.例１３把１，2,3…，1２7，１28这１２8个数任意排列为a1,a2,…,a128,计算出｜a1－ａ２|,｜a3-ａ4｜,…,｜a12７－ａ12８｜,再将这64个数任意排列为b1，b2,…，b64，计算｜b1-b2|,|b3－b4｜，…，｜b63-b6４|．如此继续下去，最后得到一个数ｘ,问x是奇数还是偶数?解因为对于一个整数a，有｜a｜≡a(moｄ２), a≡-a(mod2）,所以b1＋b2+…+b６4=｜ａ１－a2｜+|ａ3-a4｜＋…+|a12７-a1２8｜≡a1-a2+a3-a4+…+a12７-a128≡a1＋a2＋a3＋ａ4＋…＋ａ127＋a1２８(ｍod 2),因此,每经过一次“运算”，这些数的和的奇偶性是不改变的．最终得到的一个数x≡a１+a２+...＋a1２８＝1＋２+ (12)=6４×１２9≡0(moｄ2），故x是偶数．例1４求证：一个十进制数被9除的余数等于它的各位数字之和被9除的余数.１0≡１（mｏｄ９)，故对任何整数k≥1,有１０k≡1k＝1（mod 9).因此即A被9除的余数等于它的各位数字之和被9除的余数.说明(1)特别地，一个数能被９整除的充要条件是它的各位数字之和能被9整除.(2)算术中的“弃九验算法”就是依据本题的结论.三、模拟训练1求证: (1)８|（5５１99９+1７)；(2) ８(32n +7)； （3)17|(1910０0-1).证 （1)因55≡－1(ｍod ８),所以５５1９９９≡-1(mo ｄ 8)，55１999＋17≡－1+１7=16≡０（m ｏd ８)，于是8｜（55１999+17）.（２)32=9≡１(m ｏd 8),32n ≡１（ｍod 8)，所以32n ＋7≡1+7≡0（mod 8），即8|（３2n ＋7)．(3)19≡２(mod 17),194≡2４＝16≡－1(m ｏd 17),所以１９1０00＝(194)25０≡(-１)２50≡１（mod 17),于是17｜(1９１000－1)．2．求２0032002的末位数字分析：此题就是求2０0320０２除以1０的余数解:∵200３≡3（m ｏｄ 10),∴２0034≡34≡1(ｍod 1０），∴２003２０02≡(20034)5０0·2０033≡1500·33≡2７≡7(mod 10)∴200220０2的末位数字是7说明：对于十进制的整数011a a a a n n -有如下性质:011a a a a n n -)10(mod 0a ≡．3求29９9最后两位数码.解 考虑用1０0除２999所得的余数. ∵∴又∴∴∴2９99的最后两位数字为88．4．求证:22000＋１不能被7整数.分析:只需证明２200０≡－1(mod 7）即可证明:∵26≡1（moｄ７)，∴2２０00≡(26）333·2２≡1·２２≡4(mｏd 7），∴２２000+1≡５(mｏd7)所以7 | 22000＋15 对任意的自然数n，证明Ａ＝290３n-80３n-464n+261n 能被１897整除．证1897＝７×27１，７与2７１互质.因为２９03≡5(ｍod 7),8０3≡5(mod 7)，464≡2(mｏｄ7),２61≡2(moｄ７), 所以A=２９03n-803ｎ-464n＋2６１n≡5n-5ｎ－2n+2n=0（mｏd 7), 故7|Ａ.又因为２90３≡１93（ｍod ２71)，803≡２６1(moｄ27１),464≡１93(mod 271)，所以故2７1｜A.因(7,271)＝1,所以1897整除A.６任意平方数除以4余数为0和1（这是平方数的重要特征). 证因为奇数2=（2k＋1)2=4k2+４ｋ＋1≡1(mod 4)，偶数2=(2k)2=4ｋ2≡0(mod ４)，所以７任意平方数除以８余数为0,1，４（这是平方数的又一重要特征）.证奇数可以表示为２k＋1，从而奇数2=４ｋ2+4k＋１＝4k(k+1)+1.因为两个连续整数ｋ,k＋１中必有偶数,所以4k(k+1)是8的倍数，从而奇数2＝8t+1≡1(mｏｄ8），偶数２=(2k)2=４k2(ｋ为整数).（１)若k＝偶数＝2ｔ,则4k2=16ｔ2＝0(mod 8)．(2)若k=奇数＝2t＋1，则4ｋ2=４(2t+１)2=１6(t2+t)+４≡4(mod 8)，所以求余数是同余的基本问题.在这种问题中,先求出与±1同余的数是一种基本的解题技巧．８形如Fｎ＝22n+1,ｎ＝0，1，２，…的数称为费马数．证明:当ｎ≥2时,Ｆn的末位数字是7.证当n≥２时，2ｎ是4的倍数,故令２n=４t.于是F n＝２2n+１=２4ｔ+1=1６ｔ＋1≡６t＋１≡７(mｏd 10）,即F n的末位数字是７.说明费马数的头几个是F0=3，F1＝5，F2=17，F3=257，F4＝65537,它们都是素数．费马便猜测:对所有的自然数n，F n都是素数.然而，这一猜测是错误的.首先推翻这个猜测的是欧拉，他证明了下一个费马数F5是合数．。
数学竞赛精讲精练专题—初等数论中的同余问题_1
∴
(
pk k
)
pk k
[
pk k p
]
pk k
pk 1 k
∴
(m)
(
p1 1
)
(
p2 2
)
(
pk k
)
(
p1 1
p1 1
1
)(
p2 2
p2 2
1
)
(
pk k
pk k
1
)
p1 1
(1
p11
)
p2 2
(1
p21)
pk k
(1
又 p 为奇素数， p 1为偶数，∴ ( p 1)!1 0(mod p) ，得证．
6、设 a 为整数， p 为正整数，若存在 x Z ，使得 x2 a(mod p) ，则称 a 为模 p 的二
次剩余，否则，称 a 为模 p 的二次非剩余．
p1
设 p 为奇素数，a Z 且 p a ，证明：a 是模 p 的二次剩余充要条件是 a 2 1(mod p) ；
若 a b(mod m) ， c d(mod m) ， n N* 则 a c b d(mod m) ， a c b d(mod m) ac bd(mod m) ， an bn (mod m) ．
3）除法运算：
ac bc(mod m) ，则 a b(mod m ) ． (c, m)
(1)k m p1 p2 pk
k
m(1
1
1 (1)k 1 )
p p p i1 i 1i jk i j
同余
厦门一中2010级数学竞赛数论讲座——同余及其应用同余式性质应用非常广泛，在处理某些整除性、进位制、对整数分类、解不定方程等方面的问题中有着不可替代的功能，与之密切相关的的数论定理有欧拉定理、费尔马定理和中国剩余定理。
基础知识对于任何正整数均有定义的函数，称为数论函数。
在初等数论中，所能用到的无非也就有三个，即：高斯(Gauss)取整函数[x ]及其性质，除数函数d (n )和欧拉(Euler)函数)(x ϕ和它的计算公式。
1． 高斯(Gauss)取整函数[x ]设x 是实数，不大于x 的最大整数称为x 的整数部分，记为[x ]；][x x -称为x 的小数部分，记为｛x ｝。
例如：［0.5］＝0，7.0}3.0{,1415.0}{,4][,3]3[,7]50[=-=-=--=-= ππ等等。
由}{],[x x 的定义可得如下性质：性质1.1}{0};{][<≤=-x x x x ；性质2.1][][1+<≤<-x x x x ； 性质3.设Z a ∈，则][][x a x a +=+；性质4.][][][y x y x +≥+;}{}{}{y x y x +≤+;性质5.⎩⎨⎧---=-1][][][x x x Zx Z x ∉∈；性质6.对于任意的正整数n ，都有][]1[]2[]1[][nx nn x n x n x x =-+++++++ ； 为了描述性质7，我们给出如下记号：若a b |α，且1+αb a ，则称为αb 恰好整除a ，记为a b ||α。
例如：我们有2000||5,2000||234等等，其实，由整数唯一分解定理：任何大于1的整数a 能唯一地写成k i p p p a k a k aa ,,,2,1,2121 ==的形式，其中i p 为质（素）数（)(j i p p j i <<）。
我们还可以得到：k i a p i ai ,,2,1,|| =。
初中数学竞赛：数的整除（同余）
初中数学竞赛：数的整除（同余）【内容提要】一. 同余的概念同余的概念两个整数a 和b 被同一个正整数m 除，所得的余数相同时，称a, b 关于模m 同余.记作a ≡b(mod m).如：8和15除以7同余1，记作8≡15(mod 7), 读作8和15关于模7同余. ∵2003=7×286+1，∴2003≡1 (mod 7)；∵－7和6对于模13同余6（余数是非负数）（余数是非负数）∴－7≡6（mod 13）；∵35和0除以5，余数都是0（即都能整除）（即都能整除）∴35≡0（mod 5）.二. 用同余式判定数的整除用同余式判定数的整除若a ≡b(mod m)， 则m|(a －b).即a －b ≡0(mod m)Ûm|(a －b).例如：11≡25(mod 7)Û7|(25－11)； 或7|(11－25). ∵25+35≡2+3≡0 (mod 5)，∴5|25+35.三. 同余的性质同余的性质(注意同余式与等式在变形中的异同点) 1. 传递性：传递性：)(m o d )(m o d )(m o d mc a m c b m b a ºÞþýüºº. 2. 可加可乘性：îíìº+º+Þþýüºº).(mod )(mod ).(mod )(mod m bd ac m d b c a m d c m b a ；， 推论推论可移性：a ≡b+c (mod m)Þ(a －b)≡c(mod m). 可倍性：a ≡b(mod m)Þka ≡kb(mod m)(k 为正整数). 可乘方：a ≡b(mod m)Þ a n ≡b n (mod m)(n 为正整数). 3. 当d 是a, b, m 的正公因数时，的正公因数时， a ≡b(mod m)Þd b d a º(mod dm ). 如：2是20，26，6的正公因数，的正公因数， 20≡26(mod 6)1310ºÞ(mod 3). 四. 根据抽屉原则：任给m+1个整数，其中至少有两个数对于模m 同余.即至少有两个，其差能被m 整除.例如：任给5个数a, b, c, d, e.其中至少有两个，它们的差能被4整除.∵除以4的余数只有0，1，2，3四种.∴5个数除以4至少有两个同余.【例题】例1. 已知：69，90，125除以正整数n 有相同的余数.求：n 的值的值解：∵69≡90(mod n)，90≡125(mod n). ∴ n|(90－69)，n|(125－90). 而21,35的最大公约数是7， 记作(21,35)=7(7是质数). ∴n=7例2. 求388除以5的余数.解：∵38≡3 (mod 5)，∴388≡38≡(32)4≡(－1)4≡1 (mod 5).(注意注意9除以5余4，－1除以5也是余4，∴32≡－1 (mod 5)例3. 求997的个位数字.解：解： ∵74k+n 与7n 的个位数字相同，的个位数字相同，且9≡1 ( mod 4)， ∴99≡19 ≡1(mod 4). ∴997与71的个位数字相同都是7.例4. 求证：7|(22225555+55552222).证明：∵22225555+55552222=(22225)1111+(55552)1111∵2222=7×317+3 ，5555=7×793+4. ∴2222≡3 ( mod 7)；5555≡4 (mod 7). ∴22225≡35≡5(mod 7)；55552≡42≡2 (mod 7). ∴22225+55552≡5+2≡0 ( mod 7).即22225≡－55552(mod 7). ∴(22225)1111≡(－55552)1111≡－(55552)1111 (mod 7).∴22225555+55552222≡0 (mod 7).∴7|(22225555+55552222).例5. 求使32n －1能被5整除的一切自然数n.解：∵32≡－1 (mod 5) ，∴(32)n ≡(－1)n (mod 5). 32n －1≡(－1) n －1(mod 5) ∵当且仅当n 为偶数时，(－1) n －1=0.∴使32n －1能被5整除的一切自然数n 是非负偶数是非负偶数例6. 已知：a, b, c 是三个互不相等的正整数.求证：a 3b －ab 3, b 3c －bc 3, c 3a －ca 3三个数中，至少有一个数能被10整除.证明：用同余式判定整除法证明证明：用同余式判定整除法证明当正整数n 的个位数是0，1，4，5，6，9时，n 3的个位数也是0，1，4，5，6，9.∴这时n 3≡n (mod 10)； 当正整数n 的未位数为2，3，7，8时，n 3 的个位数分别是8，7，3，2.∵8与－2，7与－3，3与－7，2与－8，除以10是同余数，是同余数，∴这时n 3≡－n (mod 10)；把三个正整数a, b, c 按个位数的情况，按个位数的情况，分为上述两类时，分为上述两类时，则至少有两个属于同一类.设a, b 的末位数是同一类，那么的末位数是同一类，那么a 3b －ab 3≡ab －ab ≡0(mod 10)；或a 3b －ab 3≡(－a)b －a(－b)≡0 (mod 10). ∴10| (a 3b －ab 3)【练习】1. 三个数33，45，69除以正整数N 有相同余数，但余数不是0，那么N=_______.2. 求777的个位数字.3. 求379245除以19的余数；的余数；41989除以9的余数. 4. 求19891990÷1990的余数.5. 四个数2836，4582，5164，6522都被同一个正整数除，所得的余数都相同且不是都被同一个正整数除，所得的余数都相同且不是 0，求除数和余数.6. 求证：7|(33334444+44443333).7. 已知：正整数n>2 . 求证：31111º 个n (mod 4).8. 任给8个整数，其中必有两个，它们的差能被7整除，试证之.9. 求使2n +1能被3整除的一切自然数n.10. 已知已知 69，90，125除以N (N>1) 有同余数，有同余数，那么对于同样的那么对于同样的N ，81同余于() （A ）3. （B ）4. （C ）5. （D ）7. （E ）8.【答案】1. N=12，6，2.(舍去3，∵余数是0).解法仿例1.2. 个位数字是3.∵7≡－1(mod 4), ∴ 777≡(－1)77(mod 4)……仿例33. 余数是18和1. ∵37≡－1 (mod 19) ∴原式≡－1 ≡18 (mod 19)；41989=(43)663 64≡1(mod 9) 64663≡1663 ≡1.4. 余数是1. ∵1989≡－1 (mod 1990) ∴19891990≡(－1)1990≡1 (mod 1990).5. 根据题意根据题意 2836≡4582≡5164≡6522≡r (mod m)而且4582－2836=1746, 6522－5164=1358.∴ m| 1746, 且m|1358， (1746，1358)=2×97∴m=194, 97, 2 (2不合题意.舍去)答：除数为194， 余数是120或除数为97， 余数是236. ∵ 33334444+44443333≡14444+(－1)3333≡0 (mod 7).7. 个个211111111-=n n 00+11≡11≡3 (mod 4).8. 8个正整数分别除以7，必有两个或两个以上是同余数，必有两个或两个以上是同余数9. ∵2≡－1 (mod 3) ∴2n ≡(－1)n (mod 3)2n +1≡(－1)n+1 (mod 3)当且仅当n 奇数时, (－1)n +1≡0 ∴能被3整除的一切正整数n 是奇数是奇数 10. (B).。
同余理论在数学竞赛中的运用
同余理论在数学竞赛中的运用卢军萍杭州师范大学 数学与应用数学043班摘要：这些年来，同余理论在数学竞赛中的应用越来越广泛。
本文详细了同余理论的基础知识，并通过举例以便更好的理解。
并重点对数学竞赛中有关同余理论的应用作了系统的划分。
每一部分都有2-4个例题加以举例说明。
关键词：同余；数学竞赛１ 引 言数学竞赛已逐渐形成一门特殊的数学学科——竞赛数学。
像IMO 竞赛等等受到越来越大的重视。
而在数学竞赛中，初等数论的有关题目占得比例越来越大，尤其是同余理论在数学竞赛中有着举足轻重的地位。
下面，本文重点论述一下同余理论在数学竞赛中的运用。
首先，先介绍一下同余的一些基本知识。
２ 同余的性质及几个重要的定理２.１同余的定义、性质[定义１] 给定正整数m ，如果整数a 与b 之差被m 整除，则称a 与b 对于模m 同余，或称a 与b 同余，模m ，记为()m b a mod ≡,此时也称b 是a 对模m 的同余。
如果整数a 与b 之差不能被m 整除，则称a 与b 对于模m 不同余。
[定理１] 下面的三个叙述是等价的：（ⅰ）()m b a mod ≡ ；（ⅱ）存在正整数q ，使得qm b a +=,（ⅲ）存在整数1q ，2q ，使得rm q a +=1,r m q a +=2，m r <≤0.[定理２] 同余具有下面的性质：（ⅰ）（自反性）(mod )a a m ≡；（ⅱ）（对称性）若(mod )a b m ≡，则(mod )b a m ≡；（ⅲ）（传递性）若,(mod )a b b c m ≡≡，则(mod )a c m ≡；（ⅳ）假设a,b,x,y 是整数，并且(mod ),(mod )a b m x y m ≡≡，则 (mod ),(mod )a x b y m ax by m ±≡±≡；（ⅴ）设i a ,i b (n i ≤≤0)以及x,y 都是整数，并且)(mod m y x ≡，)(mod m b a i i ≡，n i ≤≤0，则)(mod 00m y b x a ni ii n i i i ∑∑==≡；（ⅵ）)(mod m b a ≡,m d ,0>d )(mod d b a ≡⇒;（ⅶ）)(mod m b a ≡,)(mod ,0mk bk ak N k k ≡⇒∈>;（ⅷ）若(mod )i a b m ≡，(1,2,,)i n = ，则12(mod[,,,])n a b m m m ≡ ;(ⅸ)),(),()(mod m b m a m b a =⇒≡;(ⅹ))(mod 1),(),(mod m b a m c m bc ac ≡⇒=≡.下面简单介绍一下，以上同余性质的一些应用。
初中数学教案数论中的同余定理与证明
初中数学教案数论中的同余定理与证明初中数学教案：数论中的同余定理与证明引言：同余定理是数论中的重要概念，它在数学证明和解题过程中具有广泛的应用。
本教案将介绍同余定理的概念和相关的证明方法，以帮助初中学生更好地理解和应用同余定理。
一、同余定理的概念1.1 同余关系的定义同余关系是指两个整数除以同一个正整数所得的余数相等。
设a、b 和n为任意整数，若n能整除(a-b)，即(a-b)能被n整除，则称a与b对模n同余，记作a≡b(mod n)。
例如：对于整数a=7、b=22和n=5，由于7-22=-15可以被5整除，因此7与22对模5同余，即7≡22(mod 5)。
1.2 同余定理的分类根据同余定理的不同形式和应用场景，同余定理可分为以下几种：（1）互质定理：若整数a与b对模m同余，且a与m互质，则b 与m也互质。
（2）费马小定理：若p为质数，a是任意整数且a与p互质，则a^(p-1)≡1(mod p)。
（3）中国剩余定理：若m1、m2、...、mn为两两互质的正整数，且对于任意给定的整数a1、a2、...、an，关于未知数x的方程组x≡a1(mod m1),x≡a2(mod m2),......x≡an(mod mn)有唯一解x。
二、同余定理的证明方法2.1 基于整数的除法算法证明同余定理可以通过证明整数的除法算法来推导。
除法算法表明，对于任意整数a和正整数n，存在整数q和r使得a=nq+r，并且0≤r<n。
例如：对于整数a=27和n=6，可以通过除法算法得到27=6×4+3，即27除以6的商为4余3。
2.2 利用整数的性质证明同余定理的证明还可以利用整数的性质进行推导。
例如，根据整数的加法和乘法运算的封闭性、结合律、交换律和分配律等性质，可以推导出同余定理的各种形式。
2.3 数学归纳法证明数学归纳法也是证明同余定理常用的方法之一。
通过证明同余定理在某个条件下的成立以及下一步推导的有效性，可以建立起同余定理的递推关系和推导过程，从而得出结论。
竞赛数学 同余式与不定方程
同余式与不定方程同余式和不定方程是数论中古老而富有魅力的内容.考虑数学竞赛的需要,下面介绍有关的基本内容.1.同余式及其应用定义:设a、b、m为整数（m＞0），若a和b被m除得的余数相同，则称a和b 对模m同余.记为或一切整数n可以按照某个自然数m作为除数的余数进行分类，即n=pm+r（r=0，1，…，m-1），恰好m个数类.于是同余的概念可理解为,若对n1、n2，有n1=q1m+ r，n2=q2m+r，那么n1、n2对模m的同余，即它们用m除所得的余数相等.利用整数的剩余类表示,可以证明同余式的下述简单性质:(1)若,则m|(b-a).反过来,若m|(b-a),则;(2)如果a=km+b(k为整数),则;(3)每个整数恰与0,1,…，m-1，这m个整数中的某一个对模m同余；(4)同余关系是一种等价关系：①反身性；②对称性，则，反之亦然.③传递性，，则；（5）如果，，则①；②特别地应用同余式的上述性质，可以解决许多有关整数的问题.例1（1898年匈牙利奥林匹克竞赛题）求使2n+1能被3整除的一切自然数n.解∵∴则2n+1∴当n为奇数时，2n+1能被3整除；当n为偶数时，2n+1不能被3整除. 例2、求2999最后两位数码.解考虑用100除2999所得的余数.∵∴又∴∴∴2999的最后两位数字为88.例3 、求证31980+41981能被5整除. 证明∵∴∴∴2．不定方程不定方程的问题主要有两大类：判断不定方程有无整数解或解的个数；如果不定方程有整数解，采取正确的方法，求出全部整数解.(1)不定方程解的判定如果方程的两端对同一个模m(常数)不同余,显然,这个方程必无整数解.而方程如有解则解必为奇数、偶数两种，因而可以在奇偶性分析的基础上应用同余概念判定方程有无整数解.例4 、证明方程2x2-5y2=7无整数解.证明∵2x2=5y2+7，显然y为奇数.①若x为偶数，则∴∵方程两边对同一整数8的余数不等，∴x不能为偶数.②若x为奇数，则但5y2+7∴x不能为奇数.因则原方程无整数解.说明:用整数的整除性来判定方程有无整数解,是我们解答这类问题的常用方法.例5 、(第14届美国数学邀请赛题)不存在整数x,y使方程①证明如果有整数x，y使方程①成立，则=知（2x+3y2）+5能被17整除.设2x+3y=17n+a，其中a是0，±1，±2，±3，±4，±5，±6，±7，±8中的某个数，但是这时（2x+3y）2+5=（17n）2+34na+（a2+5）=a2+5（mod17），而a 2+5被17整除得的余数分别是5，6，9，14，4，13，7，3，1，即在任何情况下（2 x+3y）2+5都不能被17整除，这与它能被17整除矛盾.故不存在整数x，y使①成立. 例7、（第33届美国数学竞赛题）满足方程x2+y2=x3的正整数对（x，y）的个数是（）.（A）0 （B）1（C）2（D）无限个（E）上述结论都不对解由x2+y2=x3得y2=x2（x-1），所以只要x-1为自然数的平方，则方程必有正整数解.令x-1=k2(k为自然数),则为方程的一组通解.由于自然数有无限多个,故满足方程的正整数对(x, y)有无限多个,应选(D).说明:可用写出方程的一组通解的方法,判定方程有无数个解.(2)、不定方程的解法不定方程没有统一的解法,常用的特殊方法有:配方法、因式（质因数）分解法、不等式法、奇偶分析法和余数分析法.对方程进行适当的变形,并正确应用整数的性质是解不定方程的基本思路.例6、求方程的整数解.解(配方法)原方程配方得(x-2y)2+y2=132.在勾股数中,最大的一个为13的只有一组即5,12,13,因此有8对整数的平方和等于1 32即(5,12),(12,5),(-5,-12),(-12,-5),(5-,12),(12,-5),(-5,12),(-12,5).故原方程组的解只能是下面的八个方程组的解解得例7 、(原民主德国1982年中学生竞赛题)已知两个自然数b和c及素数a满足方程a2+b2=c2.证明:这时有a＜b及b+1=c.证明（因式分解法）∵a2+b2=c2，∴a2=（c-b）（c+b），又∵a为素数，∴c-b=1，且c+b=a2.于是得c=b+1及a2=b+c=2b+1＜3b，即＜.而a≥3,∴≤1，∴＜1.∴a＜b.例9（第35届美国中学数学竞赛题）满足联立方程的正整数（a，b，c）的组数是（）.（A）0 （B）1 （C）2 （D）3 （E）4解（质因数分解法）由方程ac+bc=23得（a+b）c=23=1×23.∵a，b，c为正整数，∴c=1且a+b=23.将c和a=23-b代入方程ab+bc=44得(23-b)b+b=44,即(b-2)(b-22)=0,∴b1=2,b2=22.从而得a1=21,a2=1.故满足联立方程的正整数组(a,b,c)有两个,即(21,2, 1)和(1,22,1),应选(C).例10、求不定方程2(x+y)=xy+7的整数解.解由(y-2)x=2y-7,得分离整数部分得由x为整数知y-2是3的因数,∴y-2=±1，±3，∴x=3，5，±1.∴方程整数解为例11、求方程x+y=x2-xy+y2的整数解.解（不等式法）方程有整数解必须△=（y+1）2-4（y2-y）≥0，解得≤y≤.满足这个不等式的整数只有y=0，1，2.当y=0时，由原方程可得x=0或x=1；当y=1时，由原方程可得x=2或0；当y=2时，由原方程可得x=1或2.所以方程有整数解最后我们来看两个分式和根式不定方程的例子.例12、求满足方程且使y是最大的正整数解（x，y）.解将原方程变形得由此式可知，只有12-x是正的且最小时，y才能取大值.又12-x应是144的约数，所以，12-x=1，x=11，这时y=132.故满足题设的方程的正整数解为（x，y）=（11，132）.例13（第35届美国中学生数学竞赛题）满足0＜x＜y及的不同的整数对（x，y）的个数是（）.（A）0 （B）1 （C）3 （D）4 （E）7解法1 根据题意知，0＜x＜1984，由得当且仅当1984x是完全平方数时，y是整数.而1984=26·31，故当且仅当x具有31 t2形式时，1984x是完全平方数.∵x＜1984，∵1≤t≤7.当t=1，2，3时，得整数对分别为（31，1519）、（124，1 116）和（279，775）.当t＞3时y≤x不合题意，因此不同的整数对的个数是3，故应选（C）.解法2 ∵1984=∴由此可知：x必须具有31t2形式，y必须具有31k2形式，并且t+k=8（t，k均为正整数）.因为0＜x＜y，所以t＜k.当t=1，k=7时得（31，1519）；t=2，k=6时得（124，1116）；当t=3，k=5时得（279，775）.因此不同整数对的个数为3.练习二十1.选择题(1)方程x2-y2=105的正整数解有( ).（A）一组（B）二组（C）三组（D）四组(2)在0,1,2,…，50这51个整数中，能同时被2，3，4整除的有（）.（A）3个（B）4个（C）5个（D）6个2．填空题（1）的个位数分别为_________及_________.(2)满足不等式104≤A≤105的整数A的个数是x×104+1，则x的值____ ____.(3)已知整数y被7除余数为5,那么y3被7除时余数为________.(4)(全俄第14届中学生数学竞赛试题)求出任何一组满足方程x2-51y2=1的自然数解x和y_________.3.(第26届国际数学竞赛预选题)求三个正整数x、y、z满足.4．（1985年上海数学竞赛题）在数列4，8，17，77，97，106，125，238中相邻若干个数之和是3的倍数，而不是9的倍数的数组共有多少组？5．求的整数解.6．求证可被37整除.7．（全俄1986年数学竞赛题）求满足条件的整数x，y的所有可能的值.8．（1985年上海初中数学竞赛题）已知直角三角形的两直角边长分别为l厘米、m 厘米，斜边长为n厘米，且l，m，n均为正整数，l为质数.证明：2（l+m+n）是完全平方数.9.(1988年全国初中数学竞赛题)如果p、q、、都是整数，并且p＞1，q＞1，试求p+q的值.练习二十1.D.C.2.(1)9及1. (2)9. (3)4.(4)原方程可变形为x2=(7y+1)2+2y(y-7),令y=7可得x=50.3.不妨设x≤y≤z,则,故x≤3.又有故x≥2.若x=2,则,故y≤6.又有,故y≥4.若y=4,则z=20.若y=5,则z=10.若y=6,则z无整数解.若x=3,类似可以确定3≤y≤4,y=3或4,z都不能是整数.4.可仿例2解.5.先求出,然后将方程变形为y=5+x-2要使y为整数,5x-1应是完全平方数,…,解得6.8888≡8(mod37),∴88882222≡82(mod37).7777≡7(mod37),77773333≡73(mod37),88882222+77773333≡(82+73)(mod37),而82+ 73=407,37|407,∴37|N.7.简解:原方程变形为3x2-(3y+7)x+3y2-7y=0由关于x的二次方程有解的条件△≥0及y为整数可得0≤y≤5,即y=0,1,2,3,4,5.逐一代入原方程可知,原方程仅有两组解(4, 5)、(5,4).8.∵l2+m2=n2,∴l2=(n+m)(n-m).∵l为质数,且n+m＞n-m＞0,∴n+m=l2,n-m=1.于是l2=n+m=(m+1)+m=2m+1,2m=l2-1,2(l+m+1)=2l+2+2m=l2+2l+1=(l+1)2.即2(l +m+1)是完全平方数.9.易知p≠q,不妨设p＞q.令=n,则m＞n由此可得不定方程(4-mn) p=m+2,解此方程可得p、q之值.同余与尾数同余与尾数两个整数在作除法运算时，被除数和除数之间的关系不全是整除的关系.如果a是整数，b是一个自然数，那么一定有两个整数q和r，使得a=b×q+r（0≤r＜b）.当r=0时，则称a被b整除.当r≠0时，r叫做a除以b的余数，q叫做a除以b的不完全商，r/b叫做a除以b的尾数.如果a、b两个整数除以自然数m后所得的余数相同，就称a、b对于模m同余.记作a≡b（mod m）.同余有下面的一些性质：a、b是整数，m是自然数.1.如果a≡b（mod m），则m｜（a-b）.2. a≡a（mod，m）.3.如果a≡b（mod m），则b≡a（mod m）.4.如果a≡b（mod m），b≡c（mod m），则a≡c（mod m）.5.如果a≡b（mod m），c≡d（mod m），则a＋c≡b＋d（mod m），a—c≡b—d（mod m）.6.如果a≡b（mod m），c≡d（mod m），则a×c≡b×d（mod m）.7.如果a≡b（mod m），则a n≡b n（mod m）.根据余数相同，可以对整数分类.例如一个整数a被3除时，余数只能有0、1、2这三种可能，因此所有整数可以分为3k、 3k+1、3k+2（ k为整数）这三种类型.问题22.1一个两位数除310，余数是37，求这样的两位数.分析用被除数减去余数.然后将其差分解质因数.解310-37=273.273=3×7×13.考虑到所求的两位数（除数）要比37（余数）大，而3×13=39，7×13=91，因此所求的两位数为39或91.问题22.2有一个77位数，它的各位数字都是1，这个数除以7，余数是多少？分析因为1001能被7整除，所以111111能被7整除.解因为1001=7×11×13，而111111= 100100+10010+1001，所以，由六个数字1组成的六位数必定是7的倍数.77÷6=12余5.11111÷7=1587余2.所以，这个77位数除以7的余数是2.问题22.3一个整数除300、262、205都得到相同的余数，且余数不为0.问这个整数是几？分析这个整数能整除300、262、205中任何两个数的差.解300-262=38=19×2，262-205=57=9×3，300-205=95=19×5.因为所求整数是38、57、95的不为1的公约数，所以这个整数是19.问题22.4已知某数被5除的尾数是0.2，求这个数被5除的余数.分析尾数与除数之积等于余数.解5×0.2=1.所以，这个数被5除的余数为1.问题22.5一名养牛专业户，共有牛41头，他准备把这些牛分给3个农民去养，要求第一位农民养总数的1/2，第二位农民养总数的1/3，第三位农民养总数的1/7.由于牛的头数不是偶数，二分之一办不到，允许借一些牛来参加分，但借的牛分后要归还原主.问这三位农民各分几头牛？分析利用尾数及其尾数之和解题.答：这三位农民各分得21头、14头、6头牛.问题22.6求77被4除的余数.分析利用同余的性质.解77=（72）3×7.∵ 72≡1（mod 4），（72）3≡13（mod 4）.即（72）≡1（mod 4）.又7≡（mod 4），∴（72）3×7≡1×3（mod 4）.即 77≡3（mod 4）.故77被4除的余数为3.问题22.7今天是星期日，再过364365天是星期几？再过365364天又是星期几？分析就是求364365、365364分别被7除的余数.解∵364≡0（mod 7），∴ 364365≡0（mod 7）.∵365≡1（mod 7），∴ 365364≡1（mod 7）.因此，如果今天是星期日，那么再过364365天是星期日，再过365364天是星期一.问题22.839865×48731=1382476895吗？为什么？分析在检验a×b=c是否正确时，可以看一看a×b与c对于模9是否同余，如果是同余，则a×b有可能与c相等（当然也有可能不等），否则，a×b必不等于c.这种方法称为弃九法.解39865≡3＋9＋8＋6＋5≡4（mod 9），48731≡4＋8＋7＋3＋1≡5（mod 9），1382476895≡1＋3＋8＋2＋4＋7＋6＋8＋9+5≡8（mod 9）.∴39865×48731≠1382476895.问题22.9 a、b都是整数，则a＋b，a-b，a×b中至少有一个数是3的倍数.为什么？分析将所有整数分为3k，3k＋1， 3k+2（k为整数）进行讨论.解如果a、b中有一个是3的倍数，则a×b是3的倍数.如果a、b都不是3的倍数，则有四种可能.（以下字母表示整数）（1）当a=3m＋1，b=3n＋1时，a－b＝3（ m-n），∴ 3|（a-b）.（2）当a=3m＋2，b=3n＋2时，a-b＝3（m-n）,∴ 3|（a-b）.（3）当a=3m+1，b=3n＋2时，a+b＝3（m＋n+1），∴ 3|（a＋b）.（4）当，a=3m+2，b=3n+1时，a+b＝3（m＋n+1），∴ 3|（a+b）.综上所述，不论a、b为何整数，a+b，a-b，a×b中至少有一个数是3的倍数.练习221.修改五位数31354的某一个数字，可以得到654的倍数.问修改后的五位数是多少？2.已知某数被8除的尾数是0.5，求这个数被8除的余数.3.求乘积15×38×412×541除以13所得的余数.4.142857×514876302=7355368387484吗？为什么？5.已知1991年7月1日是星期一，那么2000年10月1日是星期几？6.有5个不同的自然数，它们当中任意3个的和是3的倍数，任意4个的和是4的倍数，为了使这5个数的和尽可能地小，这5个数分别是什么？同餘理論,韓信點兵與 Lagrange插值法疊合原理:一般解=特別解+齊次解ax+by=0是x,y的一次齊次式,其解為若ax+by=c有一組特別解,則ax+by=c的一般解為例求的一般解解所謂齊次解就是的解,即n=3t;特別解取n=1,則一般解為n=3t+1甲.同餘理論n是任意整數,兩個整數a,b,如果用n除了之後得到相同的餘數,則稱a與b對模n同餘,用(mod n),亦即(mod n)例如(mod 5),(mod 5)同餘式的基本性質(以下皆mod n)1.(反身性)2.若則(對稱性)3.若則(遞移性)4.若則,,,我們證明了在整數Z中,新的運算符號""與"+"號有相同的性質例1.試證(1)若,則 (2)若則2.(40)255除以13的餘數=3.,試證恆為7的倍數4.證明11,111,111,...,1....1(n個1)都不可能是完全平方數5.證明沒有非零的整數解6.解(mod 5)習作1.解2.,求(1)m除以9的餘數= (2)證明m是4的倍數3.求的十位數字與個位數字 614.整數x,y,z滿足,則x,y,z中至少有一個數是3的倍數,試證之5.求九位數123456789除以11的餘數6.任意正整數n,都不可能是3的倍數7.證明不是完全平方數挑戰題1.證明費馬數是641的倍數(趣味數論單墫 p.69),這件事是Euler(1707~1783)發現的2.不定方程式沒有整數解(趣味數論單墫 p.85)數學史篇同餘的的概念與符號都是高斯(1777~1855)發明的例題的解1.(mod 13),所以(mod 13)2.因為(mod 7),(mod 7)3.對任意n,(mod 4),但是(mod 4)4.任意n,(mod 3),若存在非零的整數(a,b,c)是原方程式的解,則(mod 3),所以(mod 3),a=3a',b=3b',代入原式,得(mod 3),即(mod 3),令c=3c',則,如果,同理可以繼續往下遞降,但是a,b是有限大的數,所以不能一直變小,亦即存在一組,使得,但是不成立,矛盾,得證5.即,齊次解為x=5t,特別解取x=4,即(mod 5)乙.中國餘數定理(Chinese Remainder Theorem)數學史篇中國餘數定理源出三國或晉朝的"孫子算經",其中有一題:今有物不知其數,三三數之剩2,五五數之剩3,七七數之剩2,問物幾何?以同餘式表之,即解,孫子算經中給出答案x=23一元一次聯立同餘式,後世稱為"大衍",其解法稱為"大衍求一術",到宋代秦九韶(1202~1261年)集大成解 x的齊次解為105t,假設特別解為x=15a+21b+35c, 代入(1),則,取c=1,代入(2),則,取b=3,代入(3),則,取a=2,所以x=30+63+35=128=105+23,取x'=23,即原式的特別解所以x=105t+23例 n是自然數 ,除以3餘1,除以5餘2,除以7餘5,則n最小=例求滿足的最小自然數n=例 n是自然數,,且200<n<400,n=? 習作1.n是正整數,n除以4餘1,除以5餘2,除以6餘3,n最小=2.中國古代以干支紀年,天干:甲乙丙丁戊己庚辛壬癸地支:子丑寅卯辰巳午未申酉戌亥為什麼沒有丁寅年?3.解x=385t+367 丙.Lagrange插值法溫故知新篇餘式定理多項式f(x)除以x-a的餘式=f(a)我們先來看兩個簡單的例題(1)求通過(2,7),(5,13)的直線方程式(2)求三次函數,使其圖形通過(-2,13),(1,4),(2,9)以上只是簡單的代入求解的題目,(2)即,若互異,是否有y=f(x)=通過,亦即求f(x),使一般而言,互異,求同餘式,i=1,2,3,...n解的方法,稱為Lagrange插值法例求三次多項式y=f(x)使其圖形通過(-2,13),(1,4),(2,9)解設f(x)=a(x+2)(x-1)+b(x+2)(x-2)+c(x-1)(x-2),由f(-2)=13,解得c=,由f(1)=4,解得b=;由f(2)=9,解得a=,所以例 f(x)是三次多項式,f(1995)=1,f(1996)=2,f(1997)=3,f(1998)=4,求f(1999)=解概念增廣篇為什麼會把中國餘數定理與Lagrange插值法擺在一起?在大學代數中整數系Z與多項式R[x]代數結構相同,各位看兩者在解題方法上的相同處可以有所體會,再做下面兩個例子,你可以更清楚看到Z與R[x]之間的關聯例(1)求與的最大公因數例(2)求與的最高公因式同余问题-----------同余问题几个正整数A、B、C……除以同一个正整数D，如果所得的余数都相同。
同余问题知识点讲解
千里之行，始于足下。
同余问题学问点讲解同余问题是数论中的一个重要概念，它在数学中有着广泛的应用。
同余问题的定义是：对于给定的整数a、b和正整数m，假如a-b能够被m整除，则称a与b对于模m同余，记作a≡b(mod m)。
同余问题的本质是数的剩余，即两个数除以某个正整数得到的余数相等。
通过同余问题的争辩，可以得到一些有关数的性质和关系。
同余问题有一些基本性质：1. 若a≡b (mod m) ，则对于任意的正整数k，有 a+k*m≡b+k*m (mod m) ，即同余关系对加法成立。
2. 若a≡b (mod m) ，则对于任意的正整数k，有 a*k≡b*k (mod m) ，即同余关系对乘法成立。
3. 若a≡b (mod m) ，且b≡c (mod m) ，则 a≡c (mod m) ，即同余关系对传递成立。
4. 若a≡b (mod m) ，则 a^n ≡ b^n (mod m) ，即同余关系对幂运算成立。
基于同余性质，我们可以进行一系列的运算和推导。
首先，同余问题可以用来简化计算。
例如，对于不便利计算的大数，可以通过取模运算将其转化为较小的数进行计算，而不转变其同余关系。
第1页/共2页锲而不舍，金石可镂。
同余问题还可以用来求解方程。
例如，对于形如ax≡b (mod m) 的方程，可以通过同余性质进行变形和推导，得到方程的解。
同余问题在密码学中也有重要应用。
例如，RSA算法中的模运算就是基于同余问题的。
同余问题还可以用来进行数字签名和数据加密等操作。
同余问题还与模运算有亲密的关系。
模运算是将一个数除以另一个数得到的余数，而同余问题是比较两个数的余数是否相等。
通过同余问题，可以推导出一些模运算的性质和规章。
最终，同余问题还有一些重要的定理，如中国剩余定理、费马小定理等。
这些定理在数论和密码学中有广泛的应用。
总结起来，同余问题是数论中的一个基本概念，它争辩的是两个数取模后的余数是否相等。
通过同余问题的争辩，可以推导出一些有关数的性质和关系，用来简化计算、求解方程、进行密码学操作等。
初中数学竞赛讲座——数论部分7(同余)新选
第7讲同余的概念及基本性质数论有它自己的代数，称为同余理论．最先引进同余的概念与记号的是数学王子高斯．先看一个游戏：有n＋1个空格排成一行，第一格中放入一枚棋子，甲乙两人交替移动棋子，每步可前移1，2或3格，以先到最后一格者为胜．问是先走者胜还是后走者胜？应该怎样走才能取胜？取胜之道是：你只要设法使余下的空格数是4的倍数，以后你的对手若走i格(i=1，2，3)，你走4-i格，即每一次交替，共走了4格．最后只剩4个空格时，你的对手就必输无疑了．因此，若n除以4的余数是1，2或3时，那么先走者甲胜；若n除以4的余数是0的话，那么后走者乙胜．在这个游戏里，我们可以看出，有时我们不必去关心一个数是多少，而要关心这个数用m除后的余数是什么．又例如，1999年元旦是星期五，1999年有365天，365=7×52＋1，所以2000年的元旦是星期六．这里我们关心的也是余数．这一讲中，我们将介绍同余的概念、性质及一些简单的应用．同余，顾名思义，就是余数相同．一、基础知识定义1 给定一个正整数m，如果用m去除a，b所得的余数相同，则称a与b对模m同余，记作a≡b(mod m)，并读作a同余b，模m．否则，就称a与b对于模m不同余，记作a≡b（mod m），根据定义，a与b是否同余，不仅与a、b有关，还与模m有关，同一对数a和b，对于模m同余，而对于模n也许就不同余，例如，5≡8（mod 3），而5≡8（mod 4），若a与b对模m同余，由定义1，有a=mq1＋r，b=mq2+r．所以a-b=m(q1-q2)，即m｜a-b．反之，若m｜a-b，设a=mq1＋r1，b=mq2＋r2，0≤r1，r2≤m-1，则有m｜r1-r2．因｜r1-r2｜≤m-1，故r1-r2=0，即r1＝r2．于是，我们得到同余的另一个等价定义：定义2 若a与b是两个整数，并且它们的差a-b能被一正整数m整除，那么，就称a 与b对模m同余．另外，根据同余的定义，显然有以下几种关系是成立的：⑴a≡a（mod n）⑵a≡b（mod m）⇔b≡a（mod n）⑶a≡b（mod n）⇒a≡c（mod m）b≡c（mod m）由此可见，同余是一种等价关系，以上这三条分别叫做同余的反射性，对称性和传递性，而等式也具有这几条性质．二、典型例题;例1．如果a≡b（mod m），以下命题正确的有哪些？请说明理由？⑴m | a－b⑵a = b+mt⑶a = k1m+ r1，b = k2m+ r2（0≤r1，r2＜m）⇔r1= r2解：⑴因a≡b（mod m），所以可得a = k1m+ r，b = k2m+ r，那么a－b=（k1－k2）m，由于k1－k2是整数，因此m | a－b是正确的．⑵根据⑴可得a－b= mt，即a= b+mt⑶根据⑴可得，m | r1－r2，又因为0≤| r1－r2 |＜m，所以| r1－r2 |=0，故r1= r2．例2．判断正误，并说明理由．⑴如果a≡b（mod m）那么ka≡kb（mod m）⑵如果a≡b（mod m），c是整数，那么a±c≡b±c (mod m)⑶如果a1≡b1（mod m），a2≡b2（mod m），那么a1±a2≡b1±b2 (mod m)，a1a2≡b1b2 (mod m)．⑷如果3a≡3b(mod 6 )，那么a≡b (mod 6 )解：⑴∵a≡b（mod m），∴m | a－b，∴m | k (a－b)即m | (ka－kb)∴ka≡kb（mod m）⑴成正确⑵∵a≡b（mod m），∴m | a－b又因为c是整数，所以m | a－c－b+c，即m | (a－c) －(b－c)即a－c≡b－c（mod m）同理可得，a+c≡b+c（mod m）⑶仿照上面的两个小题的方汪，可以判定这个命题也是正确的⑷显然6≡12(mod 6)，而2≡ 4 (mod 6)，因此，这个命题不正确说明：⑶的结论可以得到同余的另一条性质，即a≡b（mod m）⇒a n≡b n（mod m）此题说明两个同余式能够象等式一样进行加、减、乘、乘方，但同余式两边却不能除以同一数，那么，同余式的两边在什么情况下可以同除以一个数呢？我们先看下面的例题．例3．由下面的哪些同余式可以得到同余式a≡b（mod 5）①3a ≡3b （mod 5） ②10a ≡10b （mod 5）③6a ≡6b （mod 10） ④10a ≡10b （mod 20）解：①因3a ≡3b （mod 5），所以5 | 3（a －b ），而5 | 3 ，因此5 | a －b ，故a ≡b （mod 5）②由10a ≡10b （mod 5）可以得到5 | 10（a －b ），而5 | 10，因此5不一定整除a －b ，故a ≡b （mod 5）就成立③由6a ≡6b （mod 10）可得10 | 6（a －b ），而10=2×5，6=2×3，因此5 | a －b ， 故a ≡b （mod 5）成立④由10a ≡10b （mod 20）可得到20 | 10（a －b ），而20= 4×5，4 | 10，因此5 | (a －b )故a ≡b （mod 5）不成立综上所述，由3a ≡3b （mod 5）或6a ≡6b （mod 10）都可以得到a ≡b （mod 5）说明：在①中，因为（3，5）=1，因此由5 | 3（a －b ）一定可以得到5 | a －b ，进而得到a ≡b （mod 5），一般地，如果（k ，m ）=1，ka ≡kb （mod m ），那么a ≡b （mod m ）在③中，因（6，10）=2，因此由10| 6（a －b ）一定可以得到5 | a －b ，进而得a ≡b （mod 5），一般地，如果（k ，m ）= d ，ka ≡kb （mod m ），那么a ≡b )(mod dm ．例4．如果a ≡b （mod 12）且a ≡b （mod 8），那么以下同余式一定成立的是哪些？①a ≡b （mod 4） ②a ≡b （mod 24） ③a ≡b （mod 20） ④a ≡b （mod 48） 解：正确的有①和②①由题中的条件可得12 | a －b ，又因4 | 12，所以4 | a －b ，故a ≡b （mod 4）． ②因12 | a －b ，8| a －b ，所以a －b 是12和8的公倍数，又因为[8，12]=24，因此 a －b 必是24的倍数，即24 | a －b ，故a ≡b （mod 24）．③显然，当a = 26，b = 2时满足条件a ≡b （mod 12）和a ≡b （mod 8），但却不满足 a ≡b （mod 20）．④同③，用a = 26，b = 2验证即可．【说明】：⑴一般地，若a ≡b （mod m ）且n | m ，那么a ≡b （mod n ）⑵若a ≡b （mod m ），a ≡b （mod n ），那么a ≡b （mod [m ，n ]），它的一个特殊情况就是：如果a ≡b （mod m ），a ≡b （mod n ）且（m ，n ）=1，那么a ≡b （mod m n ）【一些结论】1.同余定义的等价形式①a ≡b （mod m ）⇔m | a －b②a ≡b （mod m ）⇔a = b +mt2．同余式的同加、同乘性如果a 1≡b 1（mod m ），a 2≡b 2（mod m ）那么⑴a 1±a 2≡b 1±b 2（mod m ）⑵ka 1≡kb 1（mod m ）（k ∈Z ）⑶a 1a 2≡b 1b 2（mod m ）⑷a 1n ≡b 1n （mod m ）（n 是整数）．3．如果（k ，m ）=d ，ka ≡kb （mod m ），那么a ≡b )(mod dm ． 这条性质的直接推论就是：如果（k ，m ）=1，ka ≡kb （mod m ），那么a ≡b （mod m ）4．如果a ≡b （mod m ）且n | m ，那么a ≡b （mod n ）5．如果a ≡b （mod m ），a ≡b （mod n ），那么a ≡b （mod [m ，n ]）这条性质的一个推论就是：如果a ≡b （mod m ），a ≡b （mod n ）且（m ，n ）=1，那么a ≡b （mod m n ）例5．⑴求19992002除以9的余数；⑵求1010除以7的余数解：⑴∵9 | 1999－1000，∴1999≡1000≡1（mod 9）∴19992000≡12002≡1（mod 9），∴19992000除以9的余数是1⑵∵10≡3（mod 7），∴103≡33≡－1（mod 7）∴106≡（－1）2≡1（mod 7），∴1010≡104（mod 7）又∵102≡9≡2（mod 7），∴102≡10 4≡22≡4（mod 7）所以1010除以7的余数是4．说明：求较大数的余数时，可先设法找到与±1同余的数，然后利用同余式的性质，求出所求数的余数．例6．求14589+32002除以13的余数．解：∵145≡2（mod 13），∴1456≡26≡－1（mod 13）∴（1456）14≡（－1）14≡1（mod 13）即14584≡1（mod 13）又∵1455≡25≡6（mod 13）所以14589≡14584·1455≡6×1≡6（mod 13）又∵33≡1（mod 13），∴（33）667≡32001≡1（mod 13），∴32002≡3（mod 13） 所以，14589+32002≡6+3≡9（mod 13）即14589+32002除以13的余数是9例7．求19982002的十位数字分析：此题可以通过19982002的末两位数来求解，与前面的方法类似解：∵199898≡－2（mod 100），∴19982002≡（－2）2002≡22002≡41001（mod 100） 因为4≡4（mod 100），42≡16（mod 100），43≡64（mod 100），44≡56（mod 100），45≡24（mod 100），46≡96（mod 100），47≡84（mod 100），48≡36（mod 100）， 49≡44（mod 100），410≡76（mod 100），411≡4（mod 100）…所以4 n 除以100的余数是以4、16、64、56、24、96、84、36、44、76周期性出现的，因41001=410×100+1，所以41001≡4（mod 100），因此19982002≡4（mod 100），故19982002的十位数字是0．说明：正整数幂的末位数、末两位数、末三位数都具有周期性．例8（1998年匈牙利奥林匹克竞赛题）求使2n +1能被3整除的一切自然数n . 解∵ ∴则2n +1∴当n 为奇数时，2n +1能被3整除；当n 为偶数时，2n +1不能被3整除.例9 求证31980+41981能被5整除.证明 ∵∴∴∴例10．求20032002的末位数字．分析：此题就是求20032002除以10的余数解：∵2003≡3（mod 10），∴20034≡34≡1（mod 10），∴20032002≡（20034）500·20033≡1500·33≡27≡7（mod 10）∴20022002的末位数字是7． 说明：对于十进制的整数011a a a a n n Λ-有如下性质：)10(mod 0011a a a a a n n ≡-Λ 例11．已知n 是正整数，证明48 | 72n ―2352n ―1证明：∵48=3×16，（3，16）=1∴只需证明3| 72n ―2352n ―1且16 | 72n ―2352n ―1即可∵7≡1（mod 3），2352≡0（mod 3）∴72n ―2352n ―1≡12n ―2352×0－1≡0（mod 3）∴3 | 72n ―2352n ―1，又∵2352=16×147，∴2352≡0（mod 16）∴72n ―2352n ―1≡49n －1≡1n －1≡0（mod 16）∴16 | 72n ―2352n ―1，所以48| 72n ―2352n ―1．说明：当模很大时，可以用本题的方法把问题化为较小的模来求解，请同学位用这个方法重解例8．例12．已知n是任意的正整数，且m | 7n+12n―1，求正整数m的最大值．解：设a n=7n+12n―1，那么，a1=7+12―1=18，a2=72+24―1=72∴（a1，a2）=（18，72）=18，∴m≤18，下面证明对任何正整数n，都有18 | 7n+12n―1又因为18=2×9，所以只须证明2 | 7n+12n，9 | 7n+12n―1即可．∵7≡1（mod 2），∴7n+12―1≡1n+0―1≡0（mod 2）即2 | 7n+12n―1，对n进行分类讨论，⑴若n≡0（mod 3），则n=3k（k为正整数）7n+12n―1≡73k+36k+1≡（―2）3k+0―1≡（―8）k―1≡1k―1≡0（mod 9）⑵若n≡1（mod 3），则n=3k+1（k为非负整数）7n+12n―1≡73k+36k+127+12―1≡0（mod 9）⑶若n≡2（mod 3），则n=3k+2（k为非负整数）7n+12n―1≡73k·72+36k+24―1≡72+24―1≡0（mod 9）因此，对一切自然数n，都有9 | 7n+12n―1．综上所述，18 | 7n+12n―1，因此m的最大值为18．例13 把1，2，3…，127，128这128个数任意排列为a1，a2，…，a128，计算出｜a1-a2｜，｜a3-a4｜，…，｜a127-a128｜，再将这64个数任意排列为b1，b2，…，b64，计算｜b1-b2｜，｜b3-b4｜，…，｜b63-b64｜．如此继续下去，最后得到一个数x，问x是奇数还是偶数？解因为对于一个整数a，有｜a｜≡a(mod 2)，a≡-a(mod 2)，所以b1＋b2＋…＋b64=｜a1-a2｜+｜a3-a4｜+…+｜a127-a128｜≡a1-a2＋a3-a4+…+a127-a128≡a1＋a2＋a3＋a4+…+a127＋a128(mod 2)，因此，每经过一次“运算”，这些数的和的奇偶性是不改变的．最终得到的一个数x≡a1＋a2＋…＋a128＝1＋2＋…＋128＝64×129≡0(mod 2)，故x是偶数．例14 求证：一个十进制数被9除的余数等于它的各位数字之和被9除的余数．10≡1(mod 9)，故对任何整数k≥1，有10k≡1k＝1(mod 9)．因此即A被9除的余数等于它的各位数字之和被9除的余数．说明(1)特别地，一个数能被9整除的充要条件是它的各位数字之和能被9整除．(2)算术中的“弃九验算法”就是依据本题的结论．三、模拟训练1求证：(1)8｜(551999＋17)；(2) 8(32n ＋7)；(3)17｜(191000-1)．证 (1)因55≡-1(mod 8)，所以551999≡-1(mod 8)，551999＋17≡-1＋17=16≡0(mod 8)，于是8｜(551999＋17)．(2)32=9≡1(mod 8)，32n ≡1(mod 8)，所以32n ＋7≡1＋7≡0(mod 8)，即8｜(32n ＋7)．(3)19≡2(mod 17)，194≡24=16≡-1(mod 17)，所以191000=(194)250≡(-1)250≡1(mod 17)，于是17｜(191000-1)．2．求20032002的末位数字分析：此题就是求20032002除以10的余数解：∵2003≡3（mod 10），∴20034≡34≡1（mod 10），∴20032002≡（20034）500·20033≡1500·33≡27≡7（mod 10）∴20022002的末位数字是7说明：对于十进制的整数011a a a a n n Λ-有如下性质：011a a a a n n Λ-)10(mod 0a ≡． 3求2999最后两位数码.解 考虑用100除2999所得的余数.∵∴又∴∴∴2999的最后两位数字为88.4．求证：22000+1不能被7整数．分析：只需证明22000≡－1（mod 7）即可证明：∵26≡1（mod 7），∴22000≡（26）333·22≡1·22≡4（mod 7），∴22000+1≡5（mod 7）所以7 | 22000+15 对任意的自然数n，证明A=2903n-803n-464n＋261n 能被1897整除．证1897=7×271，7与271互质．因为2903≡5(mod 7)，803≡5(mod 7)，464≡2(mod 7)，261≡2(mod 7)，所以A=2903n-803n-464n+261n≡5n-5n-2n+2n=0(mod 7)，故7｜A．又因为2903≡193(mod 271)，803≡261(mod 271)，464≡193(mod 271)，所以故271｜A．因(7，271)=1，所以1897整除A．6 任意平方数除以4余数为0和1(这是平方数的重要特征)．证因为奇数2=(2k＋1)2=4k2＋4k+1≡1(mod 4)，偶数2=(2k)2=4k2≡0(mod 4)，所以7 任意平方数除以8余数为0，1，4(这是平方数的又一重要特征)．证奇数可以表示为2k＋1，从而奇数2=4k2＋4k+1=4k(k＋1)+1．因为两个连续整数k，k＋1中必有偶数，所以4k(k＋1)是8的倍数，从而奇数2=8t+1≡1(mod 8)，偶数2=(2k)2=4k2(k为整数)．(1)若k=偶数=2t，则4k2=16t2＝0(mod 8)．(2)若k=奇数=2t+1，则4k2=4(2t＋1)2=16(t2＋t)+4≡4(mod 8)，所以求余数是同余的基本问题．在这种问题中，先求出与±1同余的数是一种基本的解题技巧．8 形如F n＝22n+1，n=0，1，2，…的数称为费马数．证明：当n≥2时，F n的末位数字是7．证当n≥2时，2n是4的倍数，故令2n=4t．于是F n=22n＋1=24t+1=16t＋1≡6t＋1≡7(mod 10)，即F n的末位数字是7．说明费马数的头几个是F0＝3，F1＝5，F2＝17，F3＝257，F4＝65537，它们都是素数．费马便猜测：对所有的自然数n，F n都是素数．然而，这一猜测是错误的．首先推翻这个猜测的是欧拉，他证明了下一个费马数F5是合数．最新文件仅供参考已改成word文本。
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第7讲同余的概念及基本性质数论有它自己的代数，称为同余理论．最先引进同余的概念与记号的是数学王子高斯．先看一个游戏：有n＋1个空格排成一行，第一格中放入一枚棋子，甲乙两人交替移动棋子，每步可前移1，2或3格，以先到最后一格者为胜．问是先走者胜还是后走者胜？应该怎样走才能取胜？取胜之道是：你只要设法使余下的空格数是4的倍数，以后你的对手若走i格(i=1，2，3)，你走4-i格，即每一次交替，共走了4格．最后只剩4个空格时，你的对手就必输无疑了．因此，若n除以4的余数是1，2或3时，那么先走者甲胜；若n除以4的余数是0的话，那么后走者乙胜．在这个游戏里，我们可以看出，有时我们不必去关心一个数是多少，而要关心这个数用m除后的余数是什么．又例如，1999年元旦是星期五，1999年有365天，365=7×52＋1，所以2000年的元旦是星期六．这里我们关心的也是余数．这一讲中，我们将介绍同余的概念、性质及一些简单的应用．同余，顾名思义，就是余数相同．一、基础知识定义1 给定一个正整数m，如果用m去除a，b所得的余数相同，则称a与b对模m同余，记作a≡b(mod m)，并读作a同余b，模m．否则，就称a与b对于模m不同余，记作a≡b（mod m），根据定义，a与b是否同余，不仅与a、b有关，还与模m有关，同一对数a和b，对于模m同余，而对于模n也许就不同余，例如，5≡8（mod 3），而5≡8（mod 4），若a与b对模m同余，由定义1，有a=mq1＋r，b=mq2+r．所以a-b=m(q1-q2)，即m｜a-b．反之，若m｜a-b，设a=mq1＋r1，b=mq2＋r2，0≤r1，r2≤m-1，则有m｜r1-r2．因｜r1-r2｜≤m-1，故r1-r2=0，即r1＝r2．于是，我们得到同余的另一个等价定义：定义2 若a与b是两个整数，并且它们的差a-b能被一正整数m整除，那么，就称a 与b对模m同余．另外，根据同余的定义，显然有以下几种关系是成立的：⑴a≡a（mod n）⑵a≡b（mod m）⇔b≡a（mod n）⑶a≡b（mod n）⇒a≡c（mod m）b≡c（mod m）由此可见，同余是一种等价关系，以上这三条分别叫做同余的反射性，对称性和传递性，而等式也具有这几条性质．二、典型例题;例1．如果a≡b（mod m），以下命题正确的有哪些？请说明理由？⑴m | a－b⑵a = b+mt⑶a = k1m+ r1，b = k2m+ r2（0≤r1，r2＜m）⇔r1= r2解：⑴因a≡b（mod m），所以可得a = k1m+ r，b = k2m+ r，那么a－b=（k1－k2）m，由于k1－k2是整数，因此m | a－b是正确的．⑵根据⑴可得a－b= mt，即a= b+mt⑶根据⑴可得，m | r1－r2，又因为0≤| r1－r2 |＜m，所以| r1－r2 |=0，故r1= r2．例2．判断正误，并说明理由．⑴如果a≡b（mod m）那么ka≡kb（mod m）⑵如果a≡b（mod m），c是整数，那么a±c≡b±c (mod m)⑶如果a1≡b1（mod m），a2≡b2（mod m），那么a1±a2≡b1±b2 (mod m)，a1a2≡b1b2 (mod m)．⑷如果3a≡3b(mod 6 )，那么a≡b (mod 6 )解：⑴∵a≡b（mod m），∴m | a－b，∴m | k (a－b)即m | (ka－kb)∴ka≡kb（mod m）⑴成正确⑵∵a≡b（mod m），∴m | a－b又因为c是整数，所以m | a－c－b+c，即m | (a－c) －(b－c)即a－c≡b－c（mod m）同理可得，a+c≡b+c（mod m）⑶仿照上面的两个小题的方汪，可以判定这个命题也是正确的⑷显然6≡12(mod 6)，而2≡ 4 (mod 6)，因此，这个命题不正确说明：⑶的结论可以得到同余的另一条性质，即a≡b（mod m）⇒a n≡b n（mod m）此题说明两个同余式能够象等式一样进行加、减、乘、乘方，但同余式两边却不能除以同一数，那么，同余式的两边在什么情况下可以同除以一个数呢？我们先看下面的例题．例3．由下面的哪些同余式可以得到同余式a≡b（mod 5）①3a ≡3b （mod 5） ②10a ≡10b （mod 5） ③6a ≡6b （mod 10） ④10a ≡10b （mod 20） 解：①因3a ≡3b （mod 5），所以5 | 3（a －b ），而5 | 3 ， 因此5 | a －b ，故a ≡b （mod 5）②由10a ≡10b （mod 5）可以得到5 | 10（a －b ），而5 | 10，因此5不一定整除a －b ，故a ≡b （mod 5）就成立③由6a ≡6b （mod 10）可得10 | 6（a －b ），而10=2×5，6=2×3，因此5 | a －b ， 故a ≡b （mod 5）成立④由10a ≡10b （mod 20）可得到20 | 10（a －b ），而20= 4×5，4 | 10，因此5 | (a －b )故a ≡b （mod 5）不成立综上所述，由3a ≡3b （mod 5）或6a ≡6b （mod 10）都可以得到a ≡b （mod 5）说明：在①中，因为（3，5）=1，因此由5 | 3（a －b ）一定可以得到5 | a －b ，进而得到a ≡b （mod 5），一般地，如果（k ，m ）=1，ka ≡kb （mod m ），那么a ≡b （mod m ）在③中，因（6，10）=2，因此由10| 6（a －b ）一定可以得到5 | a －b ，进而得a ≡b （mod 5），一般地，如果（k ，m ）= d ，ka ≡kb （mod m ），那么a ≡b )(moddm．例4．如果a ≡b （mod 12）且a ≡b （mod 8），那么以下同余式一定成立的是哪些？①a ≡b （mod 4） ②a ≡b （mod 24） ③a ≡b （mod 20） ④a ≡b （mod 48） 解：正确的有①和②①由题中的条件可得12 | a －b ，又因4 | 12，所以4 | a －b ，故a ≡b （mod 4）． ②因12 | a －b ，8| a －b ，所以a －b 是12和8的公倍数，又因为[8，12]=24，因此 a －b 必是24的倍数，即24 | a －b ，故a ≡b （mod 24）．③显然，当a = 26，b = 2时满足条件a ≡b （mod 12）和a ≡b （mod 8），但却不满足 a ≡b （mod 20）．④同③，用a = 26，b = 2验证即可． 【说明】：⑴一般地，若a ≡b （mod m ）且n | m ，那么a ≡b （mod n ） ⑵若a ≡b （mod m ），a ≡b （mod n ），那么a ≡b （mod [m ，n ]），它的一个特殊情况就是：如果a ≡b （mod m ），a ≡b （mod n ）且（m ，n ）=1，那么a ≡b （mod m n ）【一些结论】1.同余定义的等价形式①a ≡b （mod m ）⇔m | a －b ②a ≡b （mod m ）⇔a = b +mt 2．同余式的同加、同乘性如果a 1≡b 1（mod m ），a 2≡b 2（mod m ）那么 ⑴a 1±a 2≡b 1±b 2（mod m ） ⑵ka 1≡kb 1（mod m ）（k ∈Z ） ⑶a 1a 2≡b 1b 2（mod m ） ⑷a 1n ≡b 1n （mod m ）（n 是整数）． 3．如果（k ，m ）=d ，ka ≡kb （mod m ），那么a ≡b )(moddm． 这条性质的直接推论就是：如果（k ，m ）=1，ka ≡kb （mod m ），那么a ≡b （mod m ） 4．如果a ≡b （mod m ）且n | m ，那么a ≡b （mod n ） 5．如果a ≡b （mod m ），a ≡b （mod n ），那么a ≡b （mod [m ，n ]）这条性质的一个推论就是： 如果a ≡b （mod m ），a ≡b （mod n ）且（m ，n ）=1，那么a ≡b （mod m n ）例5．⑴求19992002除以9的余数；⑵求1010除以7的余数解：⑴∵9 | 1999－1000，∴1999≡1000≡1（mod 9） ∴19992000≡12002≡1（mod 9），∴19992000除以9的余数是1 ⑵∵10≡3（mod 7），∴103≡33≡－1（mod 7） ∴106≡（－1）2≡1（mod 7），∴1010≡104（mod 7） 又∵102≡9≡2（mod 7），∴102≡10 4≡22≡4（mod 7） 所以1010除以7的余数是4．说明：求较大数的余数时，可先设法找到与±1同余的数，然后利用同余式的性质，求出所求数的余数．例6．求14589+32002除以13的余数．解：∵145≡2（mod 13），∴1456≡26≡－1（mod 13）∴（1456）14≡（－1）14≡1（mod 13）即14584≡1（mod 13） 又∵1455≡25≡6（mod 13）所以14589≡14584·1455≡6×1≡6（mod 13） 又∵33≡1（mod 13），∴（33）667≡32001≡1（mod 13），∴32002≡3（mod 13） 所以，14589+32002≡6+3≡9（mod 13） 即14589+32002除以13的余数是9例7．求19982002的十位数字分析：此题可以通过19982002的末两位数来求解，与前面的方法类似 解：∵199898≡－2（mod 100），∴19982002≡（－2）2002≡22002≡41001（mod 100） 因为4≡4（mod 100），42≡16（mod 100），43≡64（mod 100），44≡56（mod 100），45≡24（mod 100），46≡96（mod 100），47≡84（mod 100），48≡36（mod 100）， 49≡44（mod 100），410≡76（mod 100），411≡4（mod 100）…所以4 n 除以100的余数是以4、16、64、56、24、96、84、36、44、76周期性出现的，因41001=410×100+1，所以41001≡4（mod 100），因此19982002≡4（mod 100），故19982002的十位数字是0．说明：正整数幂的末位数、末两位数、末三位数都具有周期性．例8（1998年匈牙利奥林匹克竞赛题）求使2n +1能被3整除的一切自然数n . 解∵∴则2n +1∴当n 为奇数时，2n +1能被3整除； 当n 为偶数时，2n +1不能被3整除.例9 求证31980+41981能被5整除. 证明 ∵∴∴∴例10．求20032002的末位数字．分析：此题就是求20032002除以10的余数 解：∵2003≡3（mod 10），∴20034≡34≡1（mod 10）， ∴20032002≡（20034）500·20033≡1500·33≡27≡7（mod 10） ∴20022002的末位数字是7．说明：对于十进制的整数011a a a a n n -有如下性质：)10(mod 0011a a a a a n n ≡- 例11．已知n 是正整数，证明48 | 72n ―2352n ―1 证明：∵48=3×16，（3，16）=1∴只需证明3| 72n ―2352n ―1且16 | 72n ―2352n ―1即可 ∵7≡1（mod 3），2352≡0（mod 3）∴72n ―2352n ―1≡12n ―2352×0－1≡0（mod 3） ∴3 | 72n ―2352n ―1，又∵2352=16×147，∴2352≡0（mod 16） ∴72n ―2352n ―1≡49n －1≡1n －1≡0（mod 16） ∴16 | 72n ―2352n ―1，所以48| 72n ―2352n ―1．说明：当模很大时，可以用本题的方法把问题化为较小的模来求解，请同学位用这个方法重解例8．例12．已知n是任意的正整数，且m | 7n+12n―1，求正整数m的最大值．解：设a n=7n+12n―1，那么，a1=7+12―1=18，a2=72+24―1=72∴（a1，a2）=（18，72）=18，∴m≤18，下面证明对任何正整数n，都有18 | 7n+12n―1又因为18=2×9，所以只须证明2 | 7n+12n，9 | 7n+12n―1即可．∵7≡1（mod 2），∴7n+12―1≡1n+0―1≡0（mod 2）即2 | 7n+12n―1，对n进行分类讨论，⑴若n≡0（mod 3），则n=3k（k为正整数）7n+12n―1≡73k+36k+1≡（―2）3k+0―1≡（―8）k―1≡1k―1≡0（mod 9）⑵若n≡1（mod 3），则n=3k+1（k为非负整数）7n+12n―1≡73k+36k+127+12―1≡0（mod 9）⑶若n≡2（mod 3），则n=3k+2（k为非负整数）7n+12n―1≡73k·72+36k+24―1≡72+24―1≡0（mod 9）因此，对一切自然数n，都有9 | 7n+12n―1．综上所述，18 | 7n+12n―1，因此m的最大值为18．例13 把1，2，3…，127，128这128个数任意排列为a1，a2，…，a128，计算出｜a1-a2｜，｜a3-a4｜，…，｜a127-a128｜，再将这64个数任意排列为b1，b2，…，b64，计算｜b1-b2｜，｜b3-b4｜，…，｜b63-b64｜．如此继续下去，最后得到一个数x，问x是奇数还是偶数？解因为对于一个整数a，有｜a｜≡a(mod 2)，a≡-a(mod 2)，所以b1＋b2＋…＋b64=｜a1-a2｜+｜a3-a4｜+…+｜a127-a128｜≡a1-a2＋a3-a4+…+a127-a128≡a1＋a2＋a3＋a4+…+a127＋a128(mod 2)，因此，每经过一次“运算”，这些数的和的奇偶性是不改变的．最终得到的一个数x≡a1＋a2＋…＋a128＝1＋2＋…＋128＝64×129≡0(mod 2)，故x是偶数．例14 求证：一个十进制数被9除的余数等于它的各位数字之和被9除的余数．10≡1(mod 9)，故对任何整数k≥1，有10k≡1k＝1(mod 9)．因此即A被9除的余数等于它的各位数字之和被9除的余数．说明(1)特别地，一个数能被9整除的充要条件是它的各位数字之和能被9整除．(2)算术中的“弃九验算法”就是依据本题的结论．三、模拟训练1求证：(1)8｜(551999＋17)； (2) 8(32n ＋7)； (3)17｜(191000-1)．证 (1)因55≡-1(mod 8)，所以551999≡-1(mod 8)，551999＋17≡-1＋17=16≡0(mod 8)，于是8｜(551999＋17)．(2)32=9≡1(mod 8)，32n ≡1(mod 8)，所以32n ＋7≡1＋7≡0(mod 8)，即8｜(32n ＋7)． (3)19≡2(mod 17)，194≡24=16≡-1(mod 17)，所以191000=(194)250≡(-1)250≡1(mod 17)，于是17｜(191000-1)．2．求20032002的末位数字分析：此题就是求20032002除以10的余数 解：∵2003≡3（mod 10），∴20034≡34≡1（mod 10），∴20032002≡（20034）500·20033≡1500·33≡27≡7（mod 10） ∴20022002的末位数字是7说明：对于十进制的整数011a a a a n n -有如下性质：011a a a a n n -)10(mod 0a ≡．3求2999最后两位数码.解 考虑用100除2999所得的余数. ∵∴又∴∴∴2999的最后两位数字为88.4．求证：22000+1不能被7整数．分析：只需证明22000≡－1（mod 7）即可证明：∵26≡1（mod 7），∴22000≡（26）333·22≡1·22≡4（mod 7），∴22000+1≡5（mod 7）所以7 | 22000+15 对任意的自然数n，证明A=2903n-803n-464n＋261n 能被1897整除．证1897=7×271，7与271互质．因为2903≡5(mod 7)，803≡5(mod 7)，464≡2(mod 7)，261≡2(mod 7)，所以A=2903n-803n-464n+261n≡5n-5n-2n+2n=0(mod 7)，故7｜A．又因为2903≡193(mod 271)，803≡261(mod 271)，464≡193(mod 271)，所以故271｜A．因(7，271)=1，所以1897整除A．6 任意平方数除以4余数为0和1(这是平方数的重要特征)．证因为奇数2=(2k＋1)2=4k2＋4k+1≡1(mod 4)，偶数2=(2k)2=4k2≡0(mod 4)，所以7 任意平方数除以8余数为0，1，4(这是平方数的又一重要特征)．证奇数可以表示为2k＋1，从而奇数2=4k2＋4k+1=4k(k＋1)+1．因为两个连续整数k，k＋1中必有偶数，所以4k(k＋1)是8的倍数，从而奇数2=8t+1≡1(mod 8)，偶数2=(2k)2=4k2(k为整数)．(1)若k=偶数=2t，则4k2=16t2＝0(mod 8)．(2)若k=奇数=2t+1，则4k2=4(2t＋1)2=16(t2＋t)+4≡4(mod 8)，所以求余数是同余的基本问题．在这种问题中，先求出与±1同余的数是一种基本的解题技巧．8 形如F n＝22n+1，n=0，1，2，…的数称为费马数．证明：当n≥2时，F n的末位数字是7．证当n≥2时，2n是4的倍数，故令2n=4t．于是F n=22n＋1=24t+1=16t＋1≡6t＋1≡7(mod 10)，即F n的末位数字是7．说明费马数的头几个是F0＝3，F1＝5，F2＝17，F3＝257，F4＝65537，它们都是素数．费马便猜测：对所有的自然数n，F n都是素数．然而，这一猜测是错误的．首先推翻这个猜测的是欧拉，他证明了下一个费马数F5是合数．。