初等数论第二章3
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初等数论闵嗣鹤第四版答案介绍《初等数论闵嗣鹤第四版答案》是对闵嗣鹤所著《初等数论》第四版的习题答案进行了整理和解析。
《初等数论》是普通高校数学系本科生的一门基础课程,有助于培养学生的数学思维和推理能力。
通过学习该答案,学生可以更好地理解和掌握《初等数论》中的知识点,并提高解题能力。
目录1.第一章素数2.第二章同余3.第三章数论函数4.第四章域上的多项式5.第五章幂的剩余与解方程6.第六章整数的几何性质第一章素数1.1 什么是素数?简要解答:素数指的是只能被1和自身整除的正整数。
详细解答:一个大于1的正整数如果只能被1和它本身整除,则称之为素数,也叫质数。
反之,如果大于1的正整数可以被其他正整数整除,则称之为合数。
最小的素数是2。
1.2 素数的性质简要解答:素数有无限多个,并且一个数是否是素数可以通过试除法判断。
详细解答:欧几里得证明了素数有无限多个的结论。
对于给定的一个正整数n,如果在2到√n之间找不到小于n的因数,那么n就是素数。
这就是试除法。
试除法是素数判断的基础,但它的效率不高,因为需要逐个试除所有小于n的数。
1.3 素数的应用简要解答:素数在密码学和随机数生成中经常被使用。
详细解答:由于素数具有唯一分解性质,使得许多密码学算法中的关键操作依赖于素数。
比如RSA算法中,公钥和私钥的生成需要使用两个大素数。
此外,素数还在随机数生成和随机性检验中发挥重要作用。
第二章同余2.1 什么是同余?简要解答:同余是数论中的一种等价关系。
详细解答:a和b对模m同余,记作a≡b(mod m),当且仅当a和b的差是m的倍数。
同余关系具有三个基本性质:反身性、对称性和传递性。
同余关系的性质使得其在数论中有广泛的应用。
2.2 同余定理简要解答:同余定理是一类用来计算同余的定理,包括欧拉定理、费马小定理等。
详细解答:欧拉定理是指当a和m互质时,a的φ(m)次方与1同余模m,其中φ(m)表示不大于m且与m互质的正整数的个数。
初等数论学习总结本课程只介绍初等数论的的基本内容。
由于初等数论的基本知识和技巧与中学数学有着密切的关系, 因此初等数论对于中学的数学教师和数学系(特别是师范院校)的本科生来说,是一门有着重要意义的课程,在可能情况下学习数论的一些基础内容是有益的.一方面通过这些内容可加深对数的性质的了解,更深入地理解某些他邻近学科,另一方面,也许更重要的是可以加强他们的数学训练,这些训练在很多方面都是有益的.正因为如此,许多高等院校,特别是高等师范院校,都开设了数论课程。
最后,给大家提一点数论的学习方法,即一定不能忽略习题的作用,通过做习题来理解数论的方法和技巧,华罗庚教授曾经说过如果学习数论时只注意到它的内容而忽略习题的作用,则相当于只身来到宝库而空手返回而异。
数论有丰富的知识和悠久的历史,作为数论的学习者,应该懂得一点数论的常识,为此在辅导材料的最后给大家介绍数论中着名的“哥德巴赫猜想”和费马大定理的阅读材料。
初等数论自学安排第一章:整数的可除性(6学时)自学18学时整除的定义、带余数除法 最大公因数和辗转相除法 整除的进一步性质和最小公倍数 素数、算术基本定理[x]和{x}的性质及其在数论中的应用习题要求3p :2,3 ; 8p :4 ;12p :1;17p :1,2,5;20p :1。
第二章:不定方程(4学时)自学12学时二元一次不定方程c by ax =+多元一次不定方程c x a x a x a n n =++ 2211 勾股数 费尔马大定理。
习题要求29p :1,2,4;31p :2,3。
第三章:同余(4学时)自学12学时同余的定义、性质 剩余类和完全剩余系 欧拉函数、简化剩余系欧拉定理、费尔马小定理及在循环小数中的应用 习题要求43p :2,6;46p :1;49p :2,3;53p 1,2。
第四章:同余式(方程)(4学时)自学12学时同余方程概念 孙子定理高次同余方程的解数和解法 素数模的同余方程 威尔逊定理。
第一章 §11 证明:n a a a ,,21 都是m 的倍数。
∴存在n 个整数n p p p ,,21使 n n n m p a m p a m p a ===,,,222111又n q q q ,,,21 是任意n 个整数m p q p q q p a q a q a q n n n n )(22112211+++=+++∴即n n a q a q a q +++ 2211是m 的整数2 证: )12)(1()12)(1(-+++=++n n n n n n n )1()1()2)(1(+-+++=n n n n n n )1()1/(6),2)(1(/6+-++n n n n n n )1()1()2)(1(/6+-+++∴n n n n n n 从而可知 )12)(1(/6++n n n3 证: b a , 不全为0∴在整数集合{}Z y x by ax S ∈+=,|中存在正整数,因而有形如by ax +的最小整数00by ax +Z y x ∈∀,,由带余除法有00000,)(by ax r r q by ax by ax +<≤++=+则S b q y y a q x x r ∈-+-=)()(00,由00by ax +是S 中的最小整数知0=rby ax by ax ++∴/00 下证8P 第二题by ax by ax ++/00 (y x ,为任意整数) b by ax a by ax /,/0000++∴ ).,/(00b a by ax +∴ 又有b b a a b a /),(,/),( 00/),(by ax b a +∴ 故),(00b a by ax =+4 证:作序列 ,23,,2,0,2,,23,b b b b b b ---则a 必在此序列的某两项之间即存在一个整数q ,使b q a b q 212+<≤成立 )(i 当q 为偶数时,若.0>b 则令b qa bs a t q s 2,2-=-==,则有22220b t b qb q a b q a t bs a <∴<-=-==-≤若0<b 则令b qa bs a t q s 2,2+=-=-=,则同样有2b t < )(ii 当q 为奇数时,若0>b 则令b q a bs a t q s 21,21+-=-=+=,则有 2021212b t b q a b q a bs a t b ≤∴<+-=+-=-=≤-若 0<b ,则令b q a bs a t q s 21,21++=-=+-= 则同样有 2b t ≤综上 存在性得证 下证唯一性当b 为奇数时,设11t bs t bs a +=+=则b s s b t t >-=-)(11 而b t t t t b t b t ≤+≤-∴≤≤1112,2矛盾 故11,t t s s ==当b 为偶数时,t s ,不唯一,举例如下:此时2b为整数 2,2),2(2212311b t b t b b b b b ≤=-+⋅=+⋅=⋅ 2,2,222211bt b t t bs t bs a ≤-=+=+=5.证:令此和数为S ,根据此和数的结构特点,我们可构造一个整数M ,使MS 不是整数,从而证明S 不是整数(1) 令S=n14131211+++++,取M=p k 75321⋅⋅⋅-这里k 是使n k ≤2最大整数,p 是不大于n 的最大奇数。
序言数论是研究整数性质的一门很古老的数学分支,其初等部分是以整数的整除性为中心的,包括整除性、不定方程、同余式、连分数、素数(即整数)分布以及数论函数等内容,统称初等数论(Elementary Number Theory)。
初等数论的大部份内容早在古希腊欧几里德的《几何原本》中就已出现。
欧几里得证明了素数有无穷多个,他还给出求两个自然数的最大公约数的方法,即所谓欧几里得算法。
我国古代在数论方面亦有杰出之贡献,现在一般数论书中的“中国剩余定理”正是我国古代《孙子算经》中的下卷第26题,我国称之为“孙子定理”。
近代初等数论的发展得益于费马、欧拉、拉格朗日、勒让德和高斯等人的工作。
1801年,高斯的《算术探究》是数论的划时代杰作。
“数学是科学之王,数论是数学之王”。
-----高斯由于自20世纪以来引进了抽象数学和高等分析的巧妙工具,数论得到进一步的发展,从而开阔了新的研究领域,出现了代数数论、解析数论、几何数论等新分支。
而且近年来初等数论在计算器科学、组合数学、密码学、代数编码、计算方法等领域内更得到了广泛的应用,无疑同时间促进着数论的发展。
数论是以严格和简洁著称,内容既丰富又深刻。
我将会介绍数论中最基本的概念和理论,希望大家能对这门学问产生兴趣,并且对中小学时代学习过的一些基本概念,例如整除性、最大公因子、最小公倍数、辗转相除法等,有较深入的了解。
第一章整数的整除性§1.1整除的概念一、基本概念1、自然数、整数2、正整数、负整数3、奇数、偶数一个性质:整数+整数=整数整数-整数=整数整数*整数=整数二、整除1、定义:设a,b是整数,b≠0。
如果存在一个整数q使得等式:a=bq成立,则称b能整除a或a能被b整除,记作b∣a;如果这样的q不存在,则称b不能整除a。
2、整除的性质(1)如果b∣a,c∣b,则c∣a.(2)如果b∣a,则cb∣ca.(3)如果c∣a,则对任何整数d,c∣da.(4)如果c∣a,c∣b,则对任意整数m,n,有c∣ma+nb.(5)如果a∣b,b∣a,则a=±b.3、质数、合数质数(素数)是指在大于1的自然数中,除了1和它本身外,不能被其他自然数整除(除0以外)的数称之为素数(质数)。
第一章 §11 证明:n a a a ,,21 都是m 的倍数。
∴存在n 个整数n p p p ,,21使n n n m p a m p a m p a ===,,,222111又n q q q ,,,21 是任意n 个整数m p q p q q p a q a q a q n n n n )(22112211+++=+++∴即n n a q a q a q +++ 2211是m 的整数2 证: )12)(1()12)(1(-+++=++n n n n n n n )1()1()2)(1(+-+++=n n n n n n )1()1/(6),2)(1(/6+-++n n n n n n )1()1()2)(1(/6+-+++∴n n n n n n 从而可知 )12)(1(/6++n n n3 证: b a , 不全为0∴在整数集合{}Z y x by ax S ∈+=,|中存在正整数,因而有形如by ax +的最小整数00by ax +Z y x ∈∀,,由带余除法有00000,)(by ax r r q by ax by ax +<≤++=+则S b q y y a q x x r ∈-+-=)()(00,由00by ax +是S 中的最小整数知0=rby ax by ax ++∴/00 下证8P 第二题by ax by ax ++/00 (y x ,为任意整数) b by ax a by ax /,/0000++∴ ).,/(00b a by ax +∴ 又有b b a a b a /),(,/),( 00/),(by ax b a +∴ 故),(00b a by ax =+4 证:作序列 ,23,,2,0,2,,23,b b b b b b ---则a 必在此序列的某两项之间即存在一个整数q ,使b q a b q 212+<≤成立 )(i 当q 为偶数时,若.0>b 则令b qa bs a t q s 2,2-=-==,则有22220b t b qb q a b q a t bs a <∴<-=-==-≤若0<b 则令b qa bs a t q s 2,2+=-=-=,则同样有2b t <)(ii 当q 为奇数时,若0>b 则令b q a bs a t q s 21,21+-=-=+=,则有 2021212b t b q a b q a bs a t b ≤∴<+-=+-=-=≤-若 0<b ,则令b q a bs a t q s 21,21++=-=+-= 则同样有 2b t ≤综上 存在性得证 下证唯一性当b 为奇数时,设11t bs t bs a +=+=则b s s b t t >-=-)(11 而b t t t t b t b t ≤+≤-∴≤≤1112,2矛盾 故11,t t s s ==当b 为偶数时,t s ,不唯一,举例如下:此时2b为整数 2,2),2(2212311b t b t b b b b b ≤=-+⋅=+⋅=⋅ 2,2,222211bt b t t bs t bs a ≤-=+=+=5.证:令此和数为S ,根据此和数的结构特点,我们可构造一个整数M ,使MS 不是整数,从而证明S 不是整数(1) 令S=n14131211+++++,取M=p k 75321⋅⋅⋅-这里k 是使n k≤2最大整数,p 是不大于n 的最大奇数。