数论知识

【先言】:

以前整理过数论知识,自以为自己很(np) 一样,写一个会一个,殊不知还是一行代码想一天的崽 。 什么都不会,还装的自己很(np)的崽,今天还是来从基础的,慢慢一点一点的来吧。

【一些约定】:

我们规定(gcd(x,y))表示的是(x,y)的最大公约数,同时(lcm(x,y))规定为最小公倍数。

规定(a|b)表示(a)能够乘除(b)
规定(a mod b)表示(a) %(b)


欧几里得定理(辗转相除法):

由于笔者太菜,无法说明其到底是个什么东西,但是它有$gcd(x,y) = $$gcd(x mod y , y)(这么一个定理。 我们首先举出一个例子,求解)gcd(6,4)(,按照上方的式子,)gcd (6,4) = gcd(2 , 4) = gcd(0 , 2) = 2$,然后我们就发现和我们口算的是一样的。

证明 , 设(gcd(x,y) = d)

先来证明(x mod y)是最大公约数的倍数

首先,令(x = k_1 imes d , y = k_2 imes d), 我们选取一个一般情况的式子 , 设为(x = k imes r + m) , 同时移项可以得到 $m = x - r imes y (,把)x ,y$ 带入其中,得到 (m = k_1 imes d - r imes k_2 imes d) ,也就是(m = (k_1 - r * k_2) imes d),然后我们就知道了(m)必然是最大公约数的一个倍数,同时,(y = k_2 imes d) ,也必然为成立。

接下来证明为什么是最大的 ,

感性理解一下,由于我们搞出来的(x mod y)是单调不增的,那么我们的值一旦找到,可不就是最大的。

下面予以严谨的反证法证明。

笔者正尝试着证明,如有急需,可参考文献,也可以用着上面的感性的理解。

(Code)】:其实没什么必要写了 ,就是一个递归式

int gcd(int x , int y) 
{
	if(x == 0) return y ; 
	else return gcd(x % y , y ) ;
}

没有什么例题,就是非常基础的欧几里得算法,可能真的有人和我一样,不会证明。


既然欧几里得证明完成了,但是我们的整除部分还没有上台,先让乘除部分上台。

整除

【定义】: 如果(x) % (y==0) , 我们就说, (y)整除(x) ,记做(上方有约定,但是还是说一下) , (y|x) ,

【性质】 :(从数竞同学那里嫖来的)
1.若(b|a) ,则(b|(-a) , -b|a , (-b) |(-a) , |b| | |a|) (最后面的是两个绝对值)
2.满足转移性: 若(a|b) , (b|c) ,则(a|c)
3.若(a,b,cin Z) ,且(a|b , a|c),则(a|(b±c) , a| mb , a | mc , a | m(b±c)),((mb)代表(m imes b),没有骂人的意思,也不是(mb)那一个变量的意思,不会吧,不会吧,还有人不知道吗?)

我们可以将其进行一下推广到一般情况:

(a_i,b_i,c_i in Z , i = 1 , 2 , 3 … n),并且满足(a_i | b_i),则有(a|sumlimits_{i=1}^{n} b_i imes c_i),比较显然吧。

4.设(a,bin Z),且(a|b) ,则对于任意的(m in Z) ,都满足(am | bm) ,这是个充要条件。
5.若(|a| < |b|) , 且(|b| | |a|) ,则(a = 0)
6.若(a,b)互素,且(p|prodlimits_{i = 1}^{n} a_i),则在(a_1 ,a_2…a_n)中,至少有一个(a_i),满足(p | a_i)
7.若(a,b)互素,且(a|b imes c) ,则(a|c)
8.(n)个连续整数的乘积必然能被(n!)整除。
9.若(p)为素数,对任意的正整数(n),都满足(p | (n ^p - n)).这性质叫做费马小定理,证明在求解逆元时会予以证明。

费马小定理的一个推论 : 若(p)为素数,且 (p ot | n),则(p | (n ^{p-1} - 1)).

不得不说,数竞同学真香。

在证明整除问题时,常见的思考途径为:设法在表达式中先分析取出某一个数的倍数,再证明其余部分为零,或将整数按余数分类讨论,利用抽屉原理,或根据数的整除特征进行分析、 ------------葛军《新编高中数学奥赛指导》


同时既然了解了什么是整除,那么了解一下,什么叫做互素 , 互素也就是互质。
质数也就是除了1 或者它本身,不能被其他的整数整除,这就是质数(1除外,1什么也不是)

算术基本定理(唯一分解定理)
任何一个大于1的正整数都能唯一分解有限个质数的乘积。
(p={prod {p_1}^i{p_2}^j{p_3}^k…{p_n}^x})
其中 (p_1,p_2,p_3……p_n)均为质数,

**2. 质数分布定理:
对正实数(x),定义(π(x)=x|in(x))为不大于(x)的质数个数

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