初等数论第一章引言
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引言概述:初等数论是数学的一个重要分支,它研究整数的性质和关系,是一门基础性的课程。
本文旨在为《初等数论》课程的教学制定一份详细的大纲,以帮助教师合理安排教学内容,提高教学效果。
正文内容:一、素数与合数1.素数的定义与性质素数的定义:只能被1和自身整除的正整数。
2.合数的定义与性质合数的定义:不是素数的正整数。
二、因数与倍数1.因数的概念因数的定义:能整除一个数的整数。
因子的分类:负因数、正因数、真因数。
2.最大公因数与最小公倍数最大公因数的定义与性质:两个数公共因子中最大的一个。
最小公倍数的定义与性质:两个数公共倍数中最小的一个。
三、整数的整除性与除法算法1.整除的概念与性质整除的定义:一个数能够被另一个数整除。
整除的性质:整数除法原则、整数的对称性。
2.整数的除法算法除法算法的步骤与原理:用减法、用乘法、整数除法算法的应用。
四、余数与模运算1.余数的概念与性质余数的定义:做除法时除不尽的部分。
余数的性质:余数的范围、余数的基本性质。
2.模运算的概念与性质模运算的定义:对于整数a和正整数n,a与n的商所得的余数。
模运算的性质:模运算的加法、减法和乘法规则。
五、同余与模运算应用1.同余的定义与性质同余的定义:对于整数a、b和正整数n,当a与b对n取余相等时,称a与b模n同余。
同余的性质:同余的传递性、同余的运算性质。
2.模运算的应用模运算在代数方程中的应用:线性同余方程、模运算的性质在方程求解中的应用。
总结:本文从素数与合数、因数与倍数、整除性与除法算法、余数与模运算以及同余与模运算应用等五个大点进行阐述。
通过这些内容的学习,学生将能够了解整数的性质和关系,理解数论的基本原理,为后续数学学习打下坚实的基础。
教师在教学过程中,应注重拓展学生的数学思维、培养其解决问题的能力,并结合实际生活和其他数学知识进行应用。
通过系统的教学大纲指导,教师能够更好地组织教学内容,提高学生的学习效果。
第一章整数的可除性§1 整除整数集对于加、减、乘三种运算都是封闭的,但是对于除法运算不封闭。
为此,我们引进整除的概念。
定义1设a,b∈Z,b≠0,如果存在q∈Z,使得等式a=bq成立,那么称b 整除a或a被b整除,记作:b|a,此时称b为a的因数(约数),a为b的倍数。
如果不存在满足等式a=bq的整数q,那么称b不能整除a或a不被b整除,记作b| a。
定理1设a,b,c∈Z,b≠0,c≠0,则(1)如果c|b,b|a,那么c|a;(2)如果b|a,那么bc|ac;反之亦真;(3)如果c|a,c|b,那么,对于任意m,n∈Z,有c|(ma+nb);(4)如果b|a,a≠0,那么|b|≤|a|;(5)如果b|a,a|b,那么|b|=|a|。
证明可选证。
定理2(带余除法)设a,b∈Z,b≠0,则存在q,r∈Z,使得a=bq+r,0≤r<|b|,并且q及r是唯一的。
证明当b|a时,取q=a/b,r=0即可。
当b!|a时,考虑集合E={a-bk|k∈Z },易知E中有正整数,因此E中有最小正整数,设为r=a-bk>0,下证:r<|b|。
因为b!|a,所以r≠|b|,若r>|b|,则r’=r-|b|>0,又r’∈E,故与r的最小性矛盾,从而存在q,r∈Z,使得a=bq+r,0≤r<|b|。
唯一性。
设另有q’,r’∈Z,使得a=bq’+r’,0≤r’<|b|,则b(q-q’)=r’-r,于是b|(r’-r),但由于0≤|r’-r|<|b|,故r’-r=0,即r=r’,从而q=q’。
定义2等式a=bq+r,0≤r<|b|中的整数q称为a被b除所得的(不完全)商,整数r称为a被b除所得的余数。
注r=0的情形即为a被b整除。
例1 设b=15,则当a=255时,a=17b+0,故q=17,r=0;当a=417时,a=27b+12,故q=27,r=12;当a=-81时,a=-6b+9,故q=-6,r=9。
第一节 整数的p 进位制及其应用正整数有无穷多个,为了用有限个数字符号表示出无限多个正整数,人们发明了进位制,这是一种位值记数法。
进位制的创立体现了有限与无限的对立统一关系,近几年来,国内与国际竞赛中关于“整数的进位制”有较多的体现,比如处理数字问题、处理整除问题及处理数列问题等等。
在本节,我们着重介绍进位制及其广泛的应用。
基础知识给定一个m 位的正整数A ,其各位上的数字分别记为021,,,a a a m m,则此数可以简记为:021a a a A m m (其中01 m a )。
由于我们所研究的整数通常是十进制的,因此A可以表示成10的1m 次多项式,即012211101010a a a a A m m m m ,其中1,,2,1},9,,2,1,0{ m i a i 且01 m a ,像这种10的多项式表示的数常常简记为10021)(a a a A m m 。
在我们的日常生活中,通常将下标10省略不写,并且连括号也不用,记作021a a a A m m ,以后我们所讲述的数字,若没有指明记数式的基,我们都认为它是十进制的数字。
但是随着计算机的普及,整数的表示除了用十进制外,还常常用二进制、八进制甚至十六进制来表示。
特别是现代社会人们越来越显示出对二进制的兴趣,究其原因,主要是二进制只使用0与1这两种数学符号,可以分别表示两种对立状态、或对立的性质、或对立的判断,所以二进制除了是一种记数方法以外,它还是一种十分有效的数学工具,可以用来解决许多数学问题。
为了具备一般性,我们给出正整数A 的p 进制表示:012211a p a p a p a A m m m m ,其中1,,2,1},1,,2,1,0{ m i p a i 且01 m a 。
而m 仍然为十进制数字,简记为p m m a a a A )(021 。
典例分析例1.将一个十进制数字2004(若没有指明,我们也认为是十进制的数字)转化成二进制与八进制,并将其表示成多项式形式。
初等数论1
数论是数学的一个分支,它研究的是数学中整数的性质及其相关的函数及应用。
而初等数论则是数论的一个特殊分支,它研究的是数论与其他数学领域以及实际应用的交叉。
本文将介绍初等数论的基本概念,包括质数定理,欧拉函数以及不变量的重要性等。
首先,质数定理是初等数论的基础。
质数定理可以定义为:任何数字都可以表示为由一个或多个质数乘积组成的形式,这样的乘积称为合数。
这个定理非常重要,因为它使得我们可以用质数来分解任何数字,从而更有效地理解它们。
欧拉函数是另一个重要的初等数论概念,它可以定义为:欧拉函数是一个以质数为参数的函数,它的值表示在质数小于某个数的范围内的不同质数的数量。
它的实际应用在于可以有效地判断某个数字是否为质数,以及求出某个范围内的质数数量。
不变量也是初等数论中的一个重要概念。
不变量可以定义为:在一个给定的数论环境中,一个不变量是指被定义的某些数学关系不会改变的量。
比如,如果给定一个质数,那么在这个质数的周围的所有合数的乘积,都与初始质数的乘积是相等的,就是一个不变量。
由此可见,初等数论是一门极其重要的数学分支,它的基本概念是:质数定理,欧拉函数以及不变量。
它们都具有重要的实用价值,可以应用在许多数学领域,如解方程,分析数字,编写程序等。
而且,还有很多有趣的实验机会可以进一步研究初等数论,比如欧拉函数的重要性,质数定理的算法以及不变量的推广等。
因此,初等数论所提
供的启发和机会都是值得我们去尝试的。