高中數(shù)學(xué)競(jìng)賽講義(17)整數(shù)問題培訓(xùn)講學(xué).doc

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1、高中數(shù)學(xué)競(jìng)賽講義(17)整數(shù)問題精品文檔高中數(shù)學(xué)競(jìng)賽講義(十七)──整數(shù)問題一、常用定義定理1.整除:設(shè)a,b∈Z,a≠0,如果存在q∈Z使得b=aq,那么稱b可被a整除,記作a

2、b,且稱b是a的倍數(shù),a是b的約數(shù)。b不能被a整除,記作a??b.2.帶余數(shù)除法:設(shè)a,b是兩個(gè)給定的整數(shù),a≠0,那么,一定存在唯一一對(duì)整數(shù)q與r,滿足b=aq+r,0≤r<

3、a

4、,當(dāng)r=0時(shí)a

5、b。3.輾轉(zhuǎn)相除法:設(shè)u0,u1是給定的兩個(gè)整數(shù),u1≠0,u1?u0,由2可得下面k+1個(gè)等式:u0=q0u1+u2,0

6、u1

7、

8、;u1=q1u2+u3,0

9、u0且d

10、u1的充要條件是d

11、uk+1;(3)存在整數(shù)x0,x1,使uk+1=x0u0+x1u1.5.算術(shù)基本定理:若n>1且n為整數(shù),則,其中pj(j=1,2,…,k)是質(zhì)數(shù)(或稱素?cái)?shù)),且在不計(jì)次序的意義下,表示是唯一的。收集于網(wǎng)絡(luò),如有侵權(quán)請(qǐng)

12、聯(lián)系管理員刪除精品文檔6.同余:設(shè)m≠0,若m

13、(a-b),即a-b=km,則稱a與b模同m同余,記為a≡b(modm),也稱b是a對(duì)模m的剩余。7.完全剩余系:一組數(shù)y1,y2,…,ys滿足:對(duì)任意整數(shù)a有且僅有一個(gè)yj是a對(duì)模m的剩余,即a≡yj(modm),則y1,y2,…,ys稱為模m的完全剩余系。8.Fermat小定理:若p為素?cái)?shù),p>a,(a,p)=1,則ap-1≡1(modp),且對(duì)任意整數(shù)a,有ap≡a(modp).9.若(a,m)=1,則≡1(modm),(m)稱歐拉函數(shù)。10.(歐拉函數(shù)值

14、的計(jì)算公式)若,則(m)=11.(孫子定理)設(shè)m1,m2,…,mk是k個(gè)兩兩互質(zhì)的正整數(shù),則同余組:x≡b1(modm1),x≡b2(modm2),…,x≡bk(modmk)有唯一解,x≡M1b1+M2b2+…+Mkbk(modM),其中M=m1m2mk;=,i=1,2,…,k;≡1(modmi),i=1,2,…,k.二、方法與例題1.奇偶分析法。例1?有n個(gè)整數(shù),它們的和為0,乘積為n,(n>1),求證:4

15、n。收集于網(wǎng)絡(luò),如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔[證明]?設(shè)這n個(gè)整數(shù)為a1,a2,…,an,則a1

16、,a2,…,an=n,???①a1+a2+…+an=0。??②首先n為偶數(shù),否則a1,a2,…,an均為奇數(shù),奇數(shù)個(gè)奇數(shù)的和應(yīng)為奇數(shù)且不為0,與②矛盾,所以n為偶數(shù)。所以a1,a2,…,an中必有偶數(shù),如果a1,a2,…,an中僅有一個(gè)偶數(shù),則a1,a2,…,an中還有奇數(shù)個(gè)奇數(shù),從而a1+a2+…+an也為奇數(shù)與②矛盾,所以a1,a2,…,an中必有至少2個(gè)偶數(shù)。所以4

17、n.2.不等分析法。例2?試求所有的正整數(shù)n,使方程x3+y3+z3=nx2y2z2有正整數(shù)解。解?設(shè)x,y,z為其正整數(shù)解,不妨設(shè)x≤y

18、≤z,則由題設(shè)z2

19、(x3+y3),所以z2≤x3+y3,但x3≤xz2,y3≤yz2,因而z=nx2y2-≥nx2y2-(x+y),故x3+y3≥z2≥[nx2y2-(x+y)]2,所以n2x4y4≤2nx2y2(x+y)+x3+y3,所以nxy<。若x≥2,則4≤nxy<≤3,矛盾。所以x=1,所以ny<,此式當(dāng)且僅當(dāng)y≤3時(shí)成立。又z2

20、(x3+y3),即z2

21、(1+y3),所以只有y=1,z=1或y=2,z=3,代入原方程得n=1或3。3.無窮遞降法。例3?確定并證明方程a2+b2+c2=a2b2的所

22、有整數(shù)解。收集于網(wǎng)絡(luò),如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔解?首先(a,b,c)=(0,0,0)是方程的整數(shù)解,下證該方程只有這一組整數(shù)解。假設(shè)(a1,b1,c1)是方程的另一組整數(shù)解,且a1,b1,c1不全為0,不妨設(shè)a1≥0,b1≥0,c1≥0且,由≡1或0(mod4)知a1,b1,c1都是偶數(shù)(否則(mod4)),從而是方程x2+y2+z2=2x2y2的一組整數(shù)解,且不全為0,同理可知也都是偶數(shù)為方程x2+y2+z2=24x2y2的解。這一過程可以無限進(jìn)行下去,另一方面a1,b1,c1為有限的整數(shù),必存在k

23、∈N,使2k>a1,2k>b1,2k>c1,從而不是整數(shù),矛盾。所以該方程僅有一組整數(shù)解(0,0,0).4.特殊模法。例4?證明:存在無窮多個(gè)正整數(shù),它們不能表示成少于10個(gè)奇數(shù)的平方和。[證明]?考慮形如n=72k+66,k∈N的正整數(shù),若,其中xi為奇數(shù),i=1,2,…,s且1≤s≤9。因?yàn)閚≡2(mod8),又≡1(mod8),所以只有s=2.所以,又因?yàn)椤?或0(mod3),且3

24、n,所以3

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