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#83149

Докажите, что числа натурального ряда можно переставить местами так, чтобы для всех n  сумма n  первых чисел делилась на n.

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Не будем сразу строить всю перестановку. Будем поэтапно добавлять все числа 1, 2, 3, … в последовательность, при необходимости оставляя места для будущих вставок. Подумайте, как при таком подходе поддерживать требуемую делимость на каждом шаге.

Подсказка 2

Попробуем начать строить последовательность с самого начала и подумаем, как можно поддерживать условие делимости на каждом шаге. Что произойдёт, если рассмотреть добавление сразу двух чисел подряд?

Подсказка 3

Для аккуратных рассуждений введём обозначения: пусть после n шагов сумма равна S, и мы хотим добавить числа k и m. Как можно записать условия делимости на n+1 и n+2 в виде сравнения? Какие значения n обращают это сравнение в верное?

Подсказка 4

Система сравнений для k и m решается благодаря китайской теореме об остатках. Проверим, почему решение всегда можно найти, и как при этом можно гарантировать, что все натуральные числа в итоге будут использованы.

Показать доказательство

Начнём с числа 1.  Пусть после некоторого шага поставлено первые n  чисел, их сумма равна S,  и среди непоставленных чисел минимальное равно m.  Добавим ещё два числа: сначала некоторое k,  затем m.  Хотим добиться

({
  S+ k≡ 0 (mod n+1),
( S+ k+ m ≡0  (mod n+ 2).

Это равносильно системе

(
{k≡ −S  (mod n +1),    .
(k≡ −S − m  (mod n+ 2).

Так как Н ОД(n+ 1,n+ 2)=1,  то по китайской теореме об остатках такая k  существует и задаётся единственным классом вычетов по модулю (n +1)(n +2).  Следовательно, подходящих k  бесконечно много, и мы можем выбрать представителя этого класса настолько большим, чтобы он ещё не встречался в последовательности и не равнялся m.

После добавления k  сумма первых n+ 1  членов делится на n +1,  а после последующего добавления m  сумма первых n+ 2  членов делится на n+ 2.  Число m  по построению минимально отсутствующее, значит, в последовательности встретится каждое натуральное число и никакое не встретится дважды.

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!