Тема . Остатки и сравнения по модулю

Китайская теорема об остатках

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела остатки и сравнения по модулю
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#132588

Докажите, что для каждого натурального n  существуют натуральные a  и b  такие, что 4a2+9b2− 1  делится на n.

Показать доказательство

Заметим, что достаточно доказать утверждение для случая, когда n  — степень простого числа. Тогда для произвольного n  с разложением

    k1k2   k
n= p1 p2 ...prr

можно решить задачу по каждому модулю pki,
 i  а затем по китайской теореме об остатках совместить решения в одно по модулю  n.  После этого легко подобрать натуральные a  и b,  прибавив к ним по необходимости кратные n.

Таким образом, остаётся рассмотреть случаи     k
n= p ,  где p  — простое.

Рассмотрим сначала модуль  k
2 .  Число 3  взаимно просто с  k
2,  то есть    k
(3,2 )= 1,  а значит, существует обратный к 3  по модулю  k
2 .  Возьмём           k
a≡ 0 (mod 2),     1      k
b≡ 3 (mod 2 ).  Тогда

             ( 1)2
4a2+ 9b2 ≡ 0+9⋅ 3  ≡ 1 (mod 2k).

Аналогично в модуле 3k  число 2  обратимо, поскольку (2,3k)= 1.  Возьмём a ≡ 12 (mod 3k)  и b≡ 0 (mod 3k).  Тогда

          (  )
4a2+ 9b2 ≡ 4⋅ 1 2+ 0≡ 1 (mod 3k).
            2

Если p⁄= 2,3,  то также    k
(3,p)= 1,  и можно взять           k
a ≡0 (mod p ),     1     k
b≡ 3 (mod p),  что снова даёт

 2    2      ( 1)2         k
4a + 9b ≡ 0+9⋅  3  = 1 (mod p).

Для каждого простого делителя pi  числа n  мы построили пару (ai,bi),  таких что

4a2i +9b2i ≡ 1 (mod pkii).

По китайской теореме об остатках существует пара (a,b),  такая что

a ≡ai (mod pkii),  b≡ bi  (mod pkii )

для всех i,  и при этом

4a2+ 9b2 ≡ 1 (mod n).

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!