четвер, 2 лютого 2017 р.

Властивості конгруенцій


КОНГРУЕНТНІ ЧИСЛА ЗА МОДУЛЕМ m
ТА ЇХНІ ВЛАСТИВОСТІ.

Означення. Два цілих числа а і b називаються конгруентними за модулем m, якщо числа а і b при діленні на m дають однакові остачі.
Конгруентні числа за модулем m можна записати у вигляді:
a = mg+r
 b = mk+r,
де 0<r<m.

Модуль m є натуральним числом.
Конгруентність за модулем m чисел  a  та   b записуємо так:
а º b (mod m).
Конгруентність чисел а і b за модулем m рівнозначна:
а) рівності а = b+mk, де k=0, ± 1, ± 2, ... ;
б) подільності а-b на m; тобто, а-b ділиться націло на m.
Приклади конгруентних чисел за модулем 5
-7 º -2 (mod 5).
3 º 8 (mod 5).
13 º -12 (mod 5).
5 º 0 (mod 5).
Перевірити конгруентність за модулем 5 можна таким чином, відняти від лівої частини конгруенції -7 праву частину  конгруенції -2, тобто -7-(-2)=-5, це число ділиться націло на 5. Отже числа -7 та -2 є представниками одного класу лишків, а конкретно Z3.
Приклади конгруентних чисел за модулем 7
6 º -1 (mod 7).
-4 º 3 (mod 7).
13 º 6 (mod 7).
7 º 0 (mod 7).

Властивості конгруентних чисел

1. Два цілих числа, які конгруентні третьому за модулем m, конгруентні між собою за цим самим модулем.
Якщо
а ºb (mod m),
с º b (mod m)
то
а º с (mod m).
Зауваження. У конгруенції будь-яке число можна замінити конгруентним йому.
Наприклад,
5 = 2 (mod 3),
5 = 8 (mod 3) .
Отже,
8 = 2 (mod 3).
2. Числа, конгруентні за модулем m, належать до одного й того самого класу чисел.
Отже, множину чисел розбиваємо на класи  Zr за модулем m.
Всіх класів буде
m Z0, Z1, Z2, , …, Zm-1.
3. Конгруенції за одним і тим самим модулем можна почленно додавати або віднімати. Наприклад,
а º b (mod m).
c º d (mod m).
а±c º b±d (mod m).
4. Конгруенції за одним і тим самим модулем можна почленно множити. Наприклад,
а º b (mod m).
c º d (mod m).
а∙c º bd (mod m).
5. Члени конгруенції можна переносити з однієї частини в другу, змінюючи їх знак на протилежний.
Якщо
а º b + с(mod m),
то також вірно
а-с º b (mod m),
або
а-b º с (mod m),
або
а - b- c º 0 (mod m).

6. До кожної з частин конгруенції можна додати (або відняти) число, кратне модулю.
Якщо
а º  b (mod m),
то
а + km º  b (mod m)
а º  b + km (mod m),
або
а - km º  b (mod m)
а º  b - km (mod m).
7. Обидві частини конгруенції можна помножити на одне й те саме ціле число.
Якщо
а º b (mod m),
то
аk º bk (mod m),
де k ціле число.
8.                  Обидві частини конгруенції можна піднести до одного й того самого степеня, показник якого є ціле невід'ємне число.
Якщо
 а º b (mod m),
то
аk º bk (mod m),
                       
9.         Обидві частини конгруенції можна поділити на їх спільний дільник, якщо він взаємно простий з модулем m.
Якщо
а º b (mod m),
 НСД(k, m)=1, то
a:k º b:k (mod m),

10.       Обидві частини конгруенції і модуль можна помножити на одне й те саме натуральне число.
Якщо
а º b (mod m),
то
аk º bk (mod km),
11.       Обидві частини конгруенції і модуль можна поділити на будь-
який їх спільний дільник.
Якщо
а º b (mod m),
то
а:k º b:k (mod m:k),
12.       Якщо конгруенція має місце за модулем m, то вона матиме місце за будь-яким дільником k¹1 цього модуля.
а º b (mod m),
то
а º b (mod k),
13.  Якщо конгруенція має місце за кількома модулями, то вона матиме місце і за модулем, що дорівнює їх найменшому спільному кратному:  НСК (m;n) = k
Якщо
a º b (mod m),
а º b (mod n),
то
а º b (mod k).
14. Якщо одна частина конгруенції і модуль діляться на яке-небудь ціле число, то й друга частина конгруенції повинна ділитись на це число.
15. Якщо в многочлені f1 х2,..., хn) від n цілих величин х1 х2,..., хn з цілими коефіцієнтами ці величини і коефіцієнти замінити конгруентними з ними величинами і числами за модулем m, то в результаті дістанемо новий многочлен, конгруентний з попереднім за тим самим модулем m.

16. Китайська теорема про остачі. Якщо цілі числа m1, m2, m3, m4 , … , mk , то для довільних цілих чисел а1, а2, а3, а4 , … , аk існує ціле число х, яке задовольняє умови х º аі (mod mі), де i=1,k,  При цьому число х можна вважати числом, яке належить довільному наперед заданому півінтервалу довжиною, дорівнює добутку  m1m2m3m4∙ … ∙mk.
17. Теорема. Будь-яке натуральне число когруентне сумі своїх цифр у десятковій системі числення за модулем 9.
18. Теорема Ейлера. Функція кількості взаємно простих чисел для натурального числа n називається функцією Ейлера j(n), для неї виконується конгруенція
aj(n)º1(mod n).
20. Теорема Ферма.  Для простого числа р виконується конгруенція
ар-1º1(mod р)
або
арºа(mod р).

Задачі для самостійного осмислення.
  1. Знайти остачу відділення 945+17 на 56.
  2. Знайти остачу від ділення 750+3 на 43.
  3. Знайти остачу від ділення 8100+11100 на 19.
  4. Довести, що вираз 650+725 ділиться без остачі на 11.
  5. Знайти останні три цифри числа 123402..
  6. Довести, що вираз 816+8 ділиться без остачі на число 19.
7.         Довести, що вираз 420+42 ділиться без остачі на число 17.
8.        Знайти таке а, при якому вираз 524+7а ділиться без остачі на число 23.
9.        Знайти остачу від ділення 995+27 на 89.
10.        Довести, що остача від ділення 319+548 на 23 дорівнює 10.
11.        Довести, що остача від ділення 756+21 на 29 дорівнює 8.
12.        Довести, що остача від ділення 8∙128+3 на 23 дорівнює 21.
13.        Довести, що остача від ділення 91511+2 на 37 дорівнює 25.
      14. Довести, що остача відділення 17∙149+5 на 45 дорівнює 33.


Зауваження. Нехай натуральне число m, більше 2. Зрозуміло, що різні цілі числа при ділення на m можуть давати довільні із остач: 1,2, 3,4, …, m-1. Проте степені цілих чисел з фіксованим натуральним показником n>1 не обов’язково знову даватимуть при діленні на m будь-яку з цих остач.



1 коментар: