初等数论二-夏子厚
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《初等数论》网络课程第一讲第一部分:应考指导一、考试相关情况说明(一)课程基本情况初等数论是研究数的规律,特别是整数性质的数学分支。
它以算术方法为主要研究方法,主要内容有整数的整除理论、同余理论、不定方程和连分数理论等。
初等数论是数论的一个最古老的分支,它已经有2000年的历史,公元前300年,欧几里得发现了素数是数论的基石,他自己证明了有无穷多个素数。
公元前250年古希腊数学家埃拉托塞尼发明了一种筛法。
2000年来,数论的一个最重要的任务,就是寻找一个可以表示所有素数的统一公式,或者称为素数普遍公式,为此,人类耗费了巨大的心血。
本课程介绍初等数论中的一些基础知识。
选用的教材是闵嗣鹤、严士健编著的《初等数论》,高等教育出版社,2013年9月第22次印刷。
课程内容及基本要求:第1章整数的可除性【内容】:整除的概念,带余除法,最大公因数与辗转相除法,最小公倍数,素数与合数,素数的性质,算术基本定理,函数[x]及其应用。
【要求】:理解素数与合数的概念、素数的性质,理解算术基本定理,会用筛法求素数。
了解函数[x]的概念、性质,n!的素数分解、组合数为整数的性质。
第2章不定方程【内容】:二元一次不定方程,二元一次不定方程解的形式,二元一次不定方程有整数解的条件,利用剩余定理(辗转相除法)求二元一次不定方程的解。
多元一次不定方程,多元一次不定方程有解的条件,求简单的多元一次不定方程的解。
勾股数。
【要求】:了解二元一次不定方程解的形式、二元一次不定方程有整数解的条件,熟练掌握利用剩余定理(辗转相除法)求二元一次不定方程解的方法。
知道多元一次不定方程有解的条件,会求解简单的多元一次不定方程。
了解勾股数。
第3章同余【内容】:同余的概念及基本性质,剩余类及完全剩余系,简化剩余系与欧拉函数。
欧拉定理、Fermat 小定理及其对循环小数的应用。
【要求】:理解整数同余的概念及同余的基本性质,熟练掌握整数具有素因子的条件,会利用同余简单验证整数乘积运算的结果。
《初等数论》总结姓名 xxx学号 xxxxxxxx院系 xxxxxxxxxxxxxxx专业 xxxxxxxxxxxxxxx个人感想初等数论是一门古老的学科,它对于数的性质以及方程整数的解做了深入的研究,是对中等数学数的理论的继续和提高。
有时候上课听老师讲解一些例题,觉得比较简单,结果便是懂非懂地草草了之,但是过段时间做老师留下的一些相似的课后练习时,又毫无头绪,无从下手。
这就是上课的时候没做到全神贯注地去听,所以课下的时间尤为重要,一定做好复习巩固的工作。
老师讲课的方法也十分好,每次上课都会花二十分钟到半个小时来对上节课的知识帮助我们进行回顾,我想很多同学都喜欢并适合这种教学方式。
知识点总结第一章整数的可除性1.2性质:(1)传递性质);(2)闭。
若反复运用这一性质,易则对于任意的整更一般,(3)若p 是质数,若n a p |,则a p |;(6)(带余数除法)设b a ,为整数,0>b ,则存在整数q 和r ,使得r bq a +=,其中b r <≤0,并且q 和r 由上述条件唯一确定;整数q 被称为a 被b 除得的(不完全)商,数r 称为a 被b 除得的余数。
注意:r 共有b 种可能的取值:0,1,……,1-b 。
若0=r ,即为a 被b 整除的情形;易知,带余除法中的商实际上为⎥⎦⎤⎢⎣⎡b a (不超过b a 的最大整数),而带余除法的核心是关于余数r 的不等式:b r <≤0。
证明a b |的基本手法是将a 分解为b 与一个整数之积,在较为初级的问题中,这种数的分解常通过在一些代数式的分解中取特殊值而产生若n 是正整数,则))((1221----++++-=-n n n n n n y xy y x x y x y x Λ;若n 是正奇数,则))((1221----+-+-+=+n n n n n n y xy y x x y x y x Λ;(在上式中用y -代y )(7)如果在等式∑∑===mk k ni i b a 11中取去某一项外,其余各项均为c 的倍数,则这一项也是c 的倍数;(8)个连续整数中,有且只有一个是n 的倍数;(9)任何n 个连续的整数之积一定是n!的倍数,特别地,三个连续的正整数之积能被6整除;第二章 不定方程1. 定义:二元一次不定方程的一般形式是ax +by = c ,其中a ,b ,c 是整数2. 定理:(1) 不定方程有整数解的充要条件为 (a,b) | c. (2) 设是方程的一组解,则不定方程有无穷解,其一切解可表示成⎩⎨⎧+=-=t a yy t b x x 1010 Λ,2,1,0±±=t 其中),(,),(11b a b b b a a a ==3. 不定方程的解法:(1)观察法:当a,b 的绝对值较小时可直接观察不定方程的一组特解,然后用⎩⎨⎧+=-=ta y y tb x x 1010得到其所有解(2)公式法:当a,b 的绝对值较小时,可用公式211021110,,1,0,,1----+===+===k k k k k k k k P Q q Q Q Q P P q P q P P 得到特解n n n n P y Q x )1(,)1(010-=-=-,然后用公式写出一切解。
第二章不定方程不定方程是指未知数个数多于方程个数,且对解有一定限制(比如要求解为正整数等)的方程。
是数论中最古老的分支之一。
古希腊的丢番图早在公元3世纪就开始研究不定方程,因此常称不定方程为丢番图方程。
中国是研究不定方程最早的国家,公元初的五家共井问题就是一个不定方程组问题,公元5世纪的《张丘幻灯片2建算经》中的百鸡问题标志中国对不定方程理论有了系统研究。
秦九韶的大衍求一术将不定方程与同余理论联系起来。
百鸡问题说:“鸡翁一,值钱五,鸡母一,值钱三,鸡雏三,值钱一。
百钱买百鸡,问鸡翁、母、雏各几何?”。
这是一个三元不定方程组问题。
1969年,莫德尔较系统地总结了这方面的研究成果。
近年来,这个领域更有重要进展。
但从整体上来说,幻灯片3对于高于二次的多元不定方程,人们知道得不多。
另一方面,不定方程与数学的其他分支如代数数论、代数几何、组合数学等有着紧密的联系,在有限群论在有限群论和最优设计中也常常提出不定方程的问题,这就使得不定方程这一古老的分支继续吸引着许多数学家的注意,成为数论中重要的研究课题之一。
幻灯片4第一节二元一次不定方程研究不定方程一般需要要解决以下三个问题:①判断何时有解。
②有解时决定解的个数。
③求出所有的解。
本节讨论能直接利用整除理论来判定是否有解,以及有解时求出其全部解的最简单的不定方程———二元一次不定方程。
11(1)(,,,)(,)ax by ca b Z a b a b c +=∈、定理设二元一次不定方程不全为零有整数解的充要条件是:0000,1x y ax by c+=证:(必要条件)设为()的一组整数解,则 00(,),(,),(,).a b a a b b a b ax by c ∴+=幻灯片6 11(,),(,),,,,00,,(,)(2)a b c c c a b c Z a b Z a b s t Z as bt a b =∈∈≠≠∈+=(充分条件)若设而对且,,则存在使得1111010100002(,)=,=1c asc btc a b c cx sc y tc ax by c x y +==+=在()式两端同乘以得令,即得,故()式有一组整数解,. 幻灯片7注:定理的证明过程实际给出求解方程(1)的方法:11()(1)(1)(,)(1),(1)n n n n n n n n n i Q a P b r a b s Q t P ---+-===-=-由辗转相除法等可求得,取;1010(),(,)(,)c c ii sc s x tc t y a b a b ====再取; 00(),(,)(,)1c c iii x s y t a b a b ==则就为方程组()的一组整数解。