第29讲:数论(一)因数与倍数 作业

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第二十九讲 数论(一)因数与倍数

课后作业

【1】设p和q均为自然数,使得

.131911318131211qp证明:p可被1979整除。

【例2】对于整数n与k,定义,),(112nrkrknF求证:)1,(nF可整除).,(knF

【3】m盒子中各若干个球,每一次在其中)(mnn个盒中加一球.求证:不论开始的分布情况如何,总可按上述方法进行有限次加球后使各盒中球数相等的充要条件是.1),(nm

【4】求所有这样的自然数n,使得n222118是一个自然数的平方。

【5】设,,nam是正整数,求证:(,)(1,1)1mnmnaaa

第二十九讲 数论(一)因数与倍数

参考答案

【1】设p和q均为自然数,使得

.131911318131211qp证明:p可被1979整除。

【解析】)131814121(2)1319131211(qp

=)6591211()1319131211(

=)99019891()131816611()131916601(

=1979×)99098911318661113196601(

两端同乘以1319!得1319!*).(1979Nmmqp 此式说明1979|1319!×.p由于1979为质数,则1979不整除1319!,故1979|。

【2】对于整数n与k,定义,),(112nrkrknF求证:)1,(nF可整除).,(knF

【解析】当mn2时,,)12()1,2(21mrmmrmF

mmrkmrkrrkmF2112112),2(

.p],)12([)12(12112112112kmrkmrkmrkrmrrmr 由于[…]能被12)12(mrmr整除,所以),2(kmF能被12m整除,另一方面,

),2(kmF,)2(])2([1212121112kkkmrkmmrmr

上式中[…]能被mrmr2)2(整除,所以),2(kmF也能被m整除.因m与2m+1互质,所以),2(kmF能被(即)1,(mF)整除.

类似可证当12mn时,能被整除. 故),(knF能被)1,(nF整除。

【3】m盒子中各若干个球,每一次在其中)(mnn个盒中加一球.求证:不论开始的分布情况如何,总可按上述方法进行有限次加球后使各盒中球数相等的充要条件是.1),(nm

【解析】设1),(nm,则有Zvu,使得)1()1(1vmvvmun,此式说明:对盒子连续加球u次,可使1m个盒子各增加了v个,一个增加)1(v个.这样可将多增加了一个球的盒子选择为原来球数最少的那个,于是经过u次加球之后,原来球数最多的盒子中的球与球数最少的盒子中的球数之差减少1,因此,经过有限次加球后,各盒球数差为0,达到各盒中的球数相等.

用反证法证明必要性.若1),(dnm,则只要在m个盒中放1m个球,则不管加球多少次,例如,加球k次,则这时m个盒中共有球(个),因为所以不可能是的倍数,更不是的倍数,各盒中的球决不能一样多,因此,必须1),(nm.

【4】求所有这样的自然数n,使得n222118是一个自然数的平方。

【解析】(1)当8n时,)122(222118118nnnN,因(…)为奇数,所以要使N为平方数,n必为偶数.逐一验证8,6,4,2n知,N都不是平方数.

(2)当时,不是平方数. (2m1)m21,Fmk21,1Fmknm1,1,|,|dndmdknm1dm9n11222289118N (3)当10n时,)29(288nN,要N为平方数,829n应为奇数的平方,不妨假设829n=2)12(k,则).2()1(210kkn由于1k和2k是一奇一偶,左边为2的幂,因而只能1k=1,于是得2k,由21022n知12n为所求.

【5】设,,nam是正整数,求证:(,)(1,1)1mnmnaaa

【解析】当mn时结论显然成立

不妨假设mn对,mn做欧几里得算(除)法:

0000111001222121111,0;,0;,0;,0;.(,)nnnnnnnnnnmnqrrbbrqrrrrrqrrrrrqrrrrrqmnr

所以有:

1010000000011(,)(1,1)(1,1)((1)1,1)(1,1)(1,1)(1,1)(1,1)(1,1)(1,1)11nnnnnnmnnnnnnqrnqrrrrrrrrrrqmrrrnaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa