Слайд 2Во многих арифметических вопросах
основную роль играют не числа сами по
себе, а те остатки, которые получаются при
делении этих чисел на третье число. Из этого
следует, что вместо чисел можно
оперировать их остатками.
Слайд 3
1. Общие понятия.
Пусть m є N. Тогда для всякого
целого а
(а є Z) существует единственная пара целых
чисел q и r, таких, что a=mq+r, 0≤ r< m. (По
теореме о делении с остатком).
Определение 1. Если два целых числа a и b при
делении на целое положительное число m
дают один и тот же остаток r, так, что
a=mq1+r и b=b=rq2+r, 0≤rто они называются сравнимыми по модулю m.
Слайд 4Краткая запись:
а≡b (mod m)
”а сравнимо с b по модулю m”.
Определение 2. Соотношение а≡b (mod m)
называется сравнением.
Слайд 5Примеры.
57 и 37 при делении на 5 дают один и тот
же остаток 2,
следовательно, они сравнимы по модулю 5:
57≡37(mod 5).
2. 25 при делении на 3 дает остаток 1:
25:3=8 (rest 1);
35 при делении на 3 даёт остаток 2:
35:3=11 (rest 2);
Значит, эти числа несравнимы по модулю 3:
25≡33 (mod 3).
Слайд 6
2. Основные свойства сравнений:
1. Отношение сравнимости
рефлексивно, симметрично и транзитивно.
a≡a (mod m);
a≡b (mod m) b≡a (mod m);
(a≡b (modm), b≡c (modm)) => (a≡c(modm)).
Слайд 72. Сравнения по одному и тому же модулю можно почленно складывать,
вычитать и перемножать:
a1≡b1(mod m) a2≡b2(mod m)
а1±a2≡b1±b2 (mod m)
а1a2≡b1b2 (mod m)
Следствие 1. слагаемое из одной части
сравнения перенесли в другую.
Следствие 2: Сравнение по mod m можно возводить в
натуральную степень, т.е. из a≡b(modm) следует
an≡bn(mod m).
Следствие 3. Обе части сравнения можно умножать на одно и то же число, т.е. из a≡b(mod m) следует, что ak≡bk(mod m).
Слайд 8 3. На общий делитель, взаимно простой с модулем, можно всегда разделить
обе части сравнения, сохраняя при этом данный модуль.
4. Обе части сравнения и модуль можно умножать на любое d є Z, а также делить на любой их общий делитель, больший нуля, т.е.
(a≡b (mod m)) => (ad≡bd (mod md)).
Слайд 95. Если сравнение имеет место по нескольким модулям. То оно имеет
место по модулю, равному HОK этих модулей.
a≡b (mod m1)
a≡b (mod HOK(m1,m2))
a≡b (mod m2)
Слайд 10
3. Классы по mod m. Вычет по mod m.
Объединим все
целые числа, которые
при делении на m дают один и тот же
остаток r, в один класс, обозначив его
через Cr.
Тогда в зависимости от возможных m остатков
0,1,2,…,m-1 при делении на m все целые числа
разбиваются на m классов:
С0, С1, С2,…,Сm-1, которые называются классами
вычетов по модулю m.
Слайд 11Числа класса Cr имеют вид mq+r, qєZ.
Их
все можно получить, подставив вместо q
целые числа.
Например, по модулю 10 все числа, дающие
остаток 3, имеют вид 10q+3, qєZ.
…; 7;-17; -7; 3; 13; 23…
Числа сравнимы по модулю m тогда и только тогда, когда они принадлежат одному и тому же классу по модулю m.
Определение 4. Числа одного и того же класса называются вычетами этого класса.
Слайд 12Операции над вычетами.
1. Сумма вычетов.
а) Если k+l
классу Ck+l;
b) Если k+l≥m, то полученное число принадлежит классу Ck+l-m
2. Произведение вычетов.
Поделим k*l на m и получим остаток r, т.е. kl=mq+r
Произведение принадлежит классу Cr.
Слайд 13По модулю 10 два любых вычета
соответственно из классов С3 и
С4 в сумме
всегда дают вычет из класса С7, а в
произведении вычет их класса С3*4-10=С2.
13+24=37 -27+24=-13
13*24=312 -27*14=-378
При помощи сравнений можно записать так:
13≡ 3(mod 10) 37≡ 7(mod 7)
24≡4mod 10) 312≡ 2 (mod 2)
Слайд 14
4. Системы вычетов.
Определение 5. Если из каждого класса по модулю m
взять по одному представителю, то полученную систему чисел называют полной системой вычетов по модулю m.
Например, чтобы составить полную систему
вычетов по модулю 10, мы должны взять по
одному представителю из классов, числа
которых записываются в следующем виде:
10q+0, 10q+1, 10q+2 … 10q+9.
20, 31, 112,…, 39.
Слайд 15Определение 6. Если в формуле mq+r q=0, то говорят о
полной системе наименьших неотрицательных вычетов.
В таком случае вычеты равны остаткам r, и
полная система вычетов имеет вид
0, 1, 2, … ,m-1.
Пример.
Составить полную систему наименьших
неотрицательных вычетов по модулю 10.
Слайд 16Часто применяются полные системы
вычетов, абсолютная величина которых
наименьшая по модулю
m.
Пример.
Составить полную систему наименьших
по абсолютной величине вычетов по модулю
10.
Слайд 17Приведённая система вычетов.
Особую роль в теории чисел играют классы
вычетов по
модулю m, взаимно простые с этим
модулем. Если из каждого такого класса взять
по одному представителю, то получим так
называемую приведённую систему вычетов по
модулю m. Приведённую систему можно
составить исходя из полной системы вычетов.
Выделяя из неё вычеты, которые взаимно
просты с модулем.
Слайд 18Пример.
Составить приведенную систему вычетов по
модулю 10.
Важный вопрос о числе
вычетов, в
приведённой системе, по модулю m решается
при помощи функции Эйлера μ(m). Эта
функция определяется для всех целых
положительных m как число целых
положительных чисел, не превосходящих m и
взаимно простых с m. В приведённой системе
вычетов по модулю m имеется как раз μ(m)
чисел.
Слайд 19Задачи.
1. Записать в виде сравнений:
а) -38 и -3 дают при делении
на 7 одинаковые остатки. (проверить!);
б) при делении на 8 число 53 дает остаток 5;
г) определить остаток r от деления 73 на 8.
2. Записать с помощью сравнений:
а) числа n – четные;
б) числа n – нечетные;
в) n = 5к + 3;
г) n = 7к – 2.
Слайд 203. С каким наименьшим по абсолютной величине числом сравнимо число:
а) а = 11·18·13·19·2322 по модулю 7?
б) а = 12·17·18·21·23·2412 (mod 5)
в) а = 9·10·11·121·242 (mod 9).
4. Найти остаток от деления f(75) на 11, если f(х) = х10 + 4х7– 22х4 + 101.
5. Составить по модулям 14 и 15 полные и
приведенные системы наименьших
неотрицательных, наименьших
положительных и абсолютно наименьших
вычетов.