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石大《初等数论》课件
考虑方程组
因为
是两两互素的，故由中国剩余
定理知，上述同余方程组有正整数解，于是，连
续的
二进制转为十进制
• 任意一个二进制表示的数
其中
或1（0≤j≤n），等于转换为
十进制为：
十进制转为二进制
• 以11为例，按照下面的方法转换：
2 11
余数
2 5 ………1＝a0
低位
2
2 ………1＝a1
高位
2
1 ………0＝a2
0 ………1＝a3
11=
同一数值的不同进制表示
对于任何一个数，可以用不同 的进位制来表示。比如：十进制数 57，可以用二进制表示为111001， 也可以用八进制表示为71、用十六 进制表示为39，它们所代表的数值 都是一样的。
并写出思考过程。
2 一张数学试卷只有25道选择题，做对1道 题得4分，做错1道题扣1分，如果不做，不 得分也不扣分。若某位同学得了78分，那 么他做对 道题，做错 道题，不做 道题。
参考解答：
1 46 92346 92346 92346 92346 92346 8517
这一31位数的所有数码之和为
任一大于1的整数a能表成素数的乘积：
（1）
其中
是素数。且在不计次序的
意义下，表示式（1）是惟一的。
算术基本定理的证明
第三篇 不定方程
所谓不定方程，是指未知数的个数多于方程 个数，且未知数受到某些限制（如要求是有理数、
整数或正整数等等）的方程或方程组。不定方程 也称为丢番图方程，是数论的重要分支学科，也 是历史上最活跃的数学领域之一。不定方程的内 容十分丰富，与代数数论、几何数论、集合数论 等等都有较为密切的联系。不定方程的重要性在 数学竞赛中也得到了充分的体现，每年世界各地 的数学竞赛中，不定方程都占有一席之地；另外 它也是培养学生思维能力的好材料，数学竞赛中 的不定方程问题，不仅要求学生对初等数论的一 般理论、方法有一定的了解，而且更需要讲究思 想、方法与技巧，创造性的解决问题。
19初等数论PPT课件
个整数q使得qb≤a<(q+1)b成立.令a-qb=r,则 a=bq+r,而0≤r<b
证明：存在性
严格地表述：
考虑整数a-bt构成的集合S，其中t∈Z。因为S中有 非负元(a为正时是a,a为负时,根据阿基米德公理,存 在整数n,使得nb>-a,则a+nb>0)，由最小整数原理， 我们知道S有一个最小的非负元，把它叫做r，并 设q是相应的t值，则a-bq=r,且r≥0.为了完成证明， 尚需证r<b.假若不然，则有r=b+r1,且r1 ≥0.因此， r1=r-b=a-bq-b=a-b(q+1).这说明r1在集合S中.但0≤ r1=r-b<r,这与r是S中的最小非负元矛盾
初等数论
§1 整数
整数、数论
整数是这样一些数：...，-2，-1，0，1， 2，…
一般把整数作为一种自明的概念来接受， 若想深究其哲学与逻辑意义可以参看弗雷 格的《算术基础》
数论的很大一部分内容就是研究整数的性 质。数论基本就是都整数本身性质的研究
除非另有说明，小写字母总表示整数
最小整数原理
一个下有界的非空整数集合总包含有它的 最小元。
同样，把最小整数原理作为自明的公理来 接受。
最小整数原理与数学归纳法是等价的方法： 如果把数学归纳法作为公理，可推出最小 整数原理，如果把最小整数原理作为公理， 可推出数学归纳法。
整除的概念
定义 设a,b是任意两个整数，其中b≠0，如 果存在一个整数q使得等式
故(a,b)=(b,a , int b) { return (b == 0 ? a : gcd(b , a % b)); } Function gcd(a , b : longint) : Longint; Begin if (b = 0) then gcd := a else gcd := gcd(b , a mod b); End;
证明：存在性
严格地表述：
考虑整数a-bt构成的集合S，其中t∈Z。因为S中有 非负元(a为正时是a,a为负时,根据阿基米德公理,存 在整数n,使得nb>-a,则a+nb>0)，由最小整数原理， 我们知道S有一个最小的非负元，把它叫做r，并 设q是相应的t值，则a-bq=r,且r≥0.为了完成证明， 尚需证r<b.假若不然，则有r=b+r1,且r1 ≥0.因此， r1=r-b=a-bq-b=a-b(q+1).这说明r1在集合S中.但0≤ r1=r-b<r,这与r是S中的最小非负元矛盾
初等数论
§1 整数
整数、数论
整数是这样一些数：...，-2，-1，0，1， 2，…
一般把整数作为一种自明的概念来接受， 若想深究其哲学与逻辑意义可以参看弗雷 格的《算术基础》
数论的很大一部分内容就是研究整数的性 质。数论基本就是都整数本身性质的研究
除非另有说明，小写字母总表示整数
最小整数原理
一个下有界的非空整数集合总包含有它的 最小元。
同样，把最小整数原理作为自明的公理来 接受。
最小整数原理与数学归纳法是等价的方法： 如果把数学归纳法作为公理，可推出最小 整数原理，如果把最小整数原理作为公理， 可推出数学归纳法。
整除的概念
定义 设a,b是任意两个整数，其中b≠0，如 果存在一个整数q使得等式
故(a,b)=(b,a , int b) { return (b == 0 ? a : gcd(b , a % b)); } Function gcd(a , b : longint) : Longint; Begin if (b = 0) then gcd := a else gcd := gcd(b , a mod b); End;
初等数论一-夏子厚精品PPT课件
• A = { y|y =a1x1 a2x2 anxn，xiZ，1 i n } • 中的最小正数，则对于任何yA，y0y；特别地，
y0ai，1 i n。（证明留给学生自己） • （2）此类题目的证明方法具有一般性，通常是针
对所给的“最小正数”的概念进行反证法。
第一节 整除与带余数除法
《初等数论》课程内容
• 第二章 不定方程
• 第一节 二元一次不定方程 • 第二节 多元一次不定方程 • 第三节 勾股数x2 y2 = z2
《初等数论》课程内容
• 第三章 同余性质
• 第一节 同余的概念及其基本性质 • 第二节 完全剩余系 • 第三节 欧拉函数与简化剩余系 • 第四节 欧拉定理与费马定理
•
a = bq
• 成立，则称b整除a或a被b整除，此时a 是b的倍数，b是a的因数（约数或除数 ），并且记作：ba；如果不存在整数q 使得a = bq成立，则称b不能整除a或a不 被b整除，记作：b a。|
第一节 整除与带余数除法
• 定理1 下面的结论成立： • (1) ab，bc ac；（传递性） • (2) ma，mb m(a±b) • (3) mai，i = 1, 2, , n • ma1q1 a2q2 anqn， • 此处qi∈Z（i = 1, 2, , n）。
初等数论(一)
Number Theory （Chap1）
修改：贾祥雪
为什么学数论
• 有用 • 在研究函数，尤其是周期函数的时候经
常性要用到。 • 大学学习抽象代数及其后续课程的基础 • 计算机专业的必修课！尤其应用到算法
和密码两大领域 • 好玩，简单，美 • 自主招生、竞赛中考数论
为什么要这样学？
第一节 整除与带余数除法
y0ai，1 i n。（证明留给学生自己） • （2）此类题目的证明方法具有一般性，通常是针
对所给的“最小正数”的概念进行反证法。
第一节 整除与带余数除法
《初等数论》课程内容
• 第二章 不定方程
• 第一节 二元一次不定方程 • 第二节 多元一次不定方程 • 第三节 勾股数x2 y2 = z2
《初等数论》课程内容
• 第三章 同余性质
• 第一节 同余的概念及其基本性质 • 第二节 完全剩余系 • 第三节 欧拉函数与简化剩余系 • 第四节 欧拉定理与费马定理
•
a = bq
• 成立，则称b整除a或a被b整除，此时a 是b的倍数，b是a的因数（约数或除数 ），并且记作：ba；如果不存在整数q 使得a = bq成立，则称b不能整除a或a不 被b整除，记作：b a。|
第一节 整除与带余数除法
• 定理1 下面的结论成立： • (1) ab，bc ac；（传递性） • (2) ma，mb m(a±b) • (3) mai，i = 1, 2, , n • ma1q1 a2q2 anqn， • 此处qi∈Z（i = 1, 2, , n）。
初等数论(一)
Number Theory （Chap1）
修改：贾祥雪
为什么学数论
• 有用 • 在研究函数，尤其是周期函数的时候经
常性要用到。 • 大学学习抽象代数及其后续课程的基础 • 计算机专业的必修课！尤其应用到算法
和密码两大领域 • 好玩，简单，美 • 自主招生、竞赛中考数论
为什么要这样学？
第一节 整除与带余数除法
初等数论(闵嗣鹤版课件
因而a个余数r0, r1, , ra1仅可能取a 1个值， 因此其中必有两个相等。
设为ri，rk，不妨设0 i k a，因而有 a(qk qi ) 2k 2i 2i (2ki 1)
因而a个余数r0, r1, , ra1仅可能取a 1个值， 因此其中必有两个相等。
• 我国近代：在解析数论、丢番图方程，一致分布 等方面有过重要贡献，出现了华罗庚、闵嗣鹤等 一流的数论专家，其中华罗庚在三角和估值、堆 砌素数论方面的研究享有盛名。
• 特别是在“篩法”、歌德巴赫猜想方面的研究， 已取得世界领先的优异成绩。陈景潤在1966年证 明歌德巴赫猜想方面证明了”1+2”(一个大偶数可 以表示为一个素数和一个不超过两个素数的乘积 之和)
m|aq
3、带余数除法
带余数除法的第二种表示 定理4 若a,b是两个整数，其中b 0，则存在着两个整数 q及r，使得 a bq r， 0 r b 成立，而且q及r是唯一的。
证明分析：作整数序列 ，-3 b ,-2 b ,- b ,0,b ,2 b ,3 b ,
则a必满足q b a<(q+1) b , 其中q Z , 令a q b r可得到a b q r,分b 0和 b 0来讨论q, 进一步证明q, r的唯一性。
(i)若在r1, , r5中数0，1，2都出现，不妨设
r1 0, r2 1, r3 2，
此时
a1 a2 a3 3(q1 q2 q3 ) 3
可以被3整除。
(ii)若在r1, , r5中数0，1，2至少有一个不出现，
这样至少有3个ri要取相同的值，不妨设
r1 r2 r3 r(r 0,1或2），
近代初等数论的发展得益於费马、欧拉、拉格朗日、 勒让德和高斯等人的工作。1801年，德国数学家高斯集 中前人的大成，写了一本书叫做《算术探究》，开始了 现代数论的新纪元。高斯还提出：“数学是科学之王， 数论是数学之王”。
设为ri，rk，不妨设0 i k a，因而有 a(qk qi ) 2k 2i 2i (2ki 1)
因而a个余数r0, r1, , ra1仅可能取a 1个值， 因此其中必有两个相等。
• 我国近代：在解析数论、丢番图方程，一致分布 等方面有过重要贡献，出现了华罗庚、闵嗣鹤等 一流的数论专家，其中华罗庚在三角和估值、堆 砌素数论方面的研究享有盛名。
• 特别是在“篩法”、歌德巴赫猜想方面的研究， 已取得世界领先的优异成绩。陈景潤在1966年证 明歌德巴赫猜想方面证明了”1+2”(一个大偶数可 以表示为一个素数和一个不超过两个素数的乘积 之和)
m|aq
3、带余数除法
带余数除法的第二种表示 定理4 若a,b是两个整数，其中b 0，则存在着两个整数 q及r，使得 a bq r， 0 r b 成立，而且q及r是唯一的。
证明分析：作整数序列 ，-3 b ,-2 b ,- b ,0,b ,2 b ,3 b ,
则a必满足q b a<(q+1) b , 其中q Z , 令a q b r可得到a b q r,分b 0和 b 0来讨论q, 进一步证明q, r的唯一性。
(i)若在r1, , r5中数0，1，2都出现，不妨设
r1 0, r2 1, r3 2，
此时
a1 a2 a3 3(q1 q2 q3 ) 3
可以被3整除。
(ii)若在r1, , r5中数0，1，2至少有一个不出现，
这样至少有3个ri要取相同的值，不妨设
r1 r2 r3 r(r 0,1或2），
近代初等数论的发展得益於费马、欧拉、拉格朗日、 勒让德和高斯等人的工作。1801年，德国数学家高斯集 中前人的大成，写了一本书叫做《算术探究》，开始了 现代数论的新纪元。高斯还提出：“数学是科学之王， 数论是数学之王”。
初等数论绪论课件
数的表示与转换
总结词
数的表示与转换是数论中一个重要的概念， 它涉及到数的不同表示方法和不同进制之间 的转换。
详细描述
数的表示方法有多种，包括十进制、二进制 、八进制和十六进制等。不同进制之间可以 进行转换，例如将十进制数转换为二进制数 或八进制数。此外，数的表示方法也涉及到 数的符号表示，如正数、负数和零的表示方 法。
整数的运算性质包括加法、减法、乘法和除法的性质。
详细描述
整数的运算性质是数论中的重要概念。加法和减法是可交换的，即a+b=b+a和a-b=b-a。加法和乘法满足结合 律，即(a+b)+c=a+(b+c)和(a*b)*c=a*(b*c)。乘法满足分配律，即a*(b+c)=a*b+a*c。除法在整数的范围内不 满足交换律和结合律，但满足分配律。
THANKS
感谢观看
有着重要的应用。
06
数的分解与表示
数的质因数分解
总结词
质因数分解是数论中一个基础概念， 它是指将一个合数表示为其质因数的 乘积。
详细描述
质因数分解是将一个合数表示为若干 个质数的乘积。例如，将数28进行质 因数分解得到2^2 * 7^1。质因数分 解是数论中一个重要的工具，它在解 决许多数学问题中都有应用。
近代数论
费马、欧拉、高斯等数学 家对数论的深入研究和突 破。
数论的应用领域
01
02
03
04
密码学
数论在加密算法和数字签名中 有着广泛的应用，如RSA算法
。
计算机科学
数论在计算机科学中用于实现 数据加密、网络安全和算法优
化。
物理科学
数论在物理科学中用于描述量 子力学和统计力学的数学结构
初等数论(闵嗣鹤版)课件
偶数可以表示为一个素数和一个不超过两个素数的乘
积之和”〔所谓的1+2〕，是筛法的光辉顶点，至今仍 是“哥德巴赫猜想”的最好结果。
2、费尔马大定理： 费马是十七世纪最卓越的数学家之一，他在数学 许多领域中都有极大的贡献，因为他的本行是专业的 律师，世人冠以“业余王子”之美称。在三百七十多
年前的某一天，费马正在阅读一本古希腊数学家戴奥
2、整除的基本定理
思考：逆命题是否成立？ 1、m|(a±b) →m|a,m|b 2、m|(a±b) ，m|a→m|b
定理2’
m | a, m | (a b) m | b
特例：m||a
m|aq
3、带余数除法
带余数除法的第二种表示 定理4 若a, b是两个整数，其中b 0，则存在着两个整数 q及r，使得 a bq r， 0r b 成立，而且q及r是唯一的。
例1 求当b=15时, a取下列数值时的不完全 商和余数. 1、a=81; 2、a=-81;
• 例2(1)一个数除以2,余数可能为 , 所有的整数按被2除所得的余数分类可分 为 . • (2)一个数除以3,余数可能为 ,所有 的整数按被3除所得的余数分类可分为 . • (3) 一 个 数 除 以 正 整 数 b, 余 数 可 能 为 ,所有的整数按被b除所得的余 数分类可分为 .
这样至少有3个ri要取相同的值，不妨设 r1 r2 r3 r(r 0,1或2）， a1 a2 a3 3(q1 q2 q3 ) 3r 可以被3整除。
例3、设a 1为奇数，证明： 存在正整数d a 1, 使得a 2 1
d
证：考虑下面的a个数： 20 , 21 , , 2a 1，显然a不整除2 j (0 j a)，
初等数论第一章课件
(i)m是任一正整数，则
(am, bm) (a, b)m
(ii)若
是a,
b的任一公因数，则
a
,
b
a, b
，
特别
a (a, b)
,
b (a, b)
1
对于两个以上整数的最大公因数问题，不妨设
a1, a2 , , an是任意n个正整数，令 (a1, a2 ) d2 , (d2 , a3 ) d3, , (dn1, an ) dn.
q及r，使得
a bq r，
b r
2
成立，而且当b是奇数时，q及r是唯一的；当b是偶数时，q及r
有可能是不唯一的。
例
当a 5, b 2时，可有
5 （ 2）（ 3）（1），即q 3, r 1;
或5 （ 2）（ 2）1，即q 2, r 1
证明分析：作序列
，- 3 b ,- 2 b ,- b ,0, b ,2 b ,3 b , 2 2 2 22 2
2、整除的基本定理
定理1（传递性）：ab，bc ac
定理2：若a，b都是m的倍数，则ab都是m的倍数
定理3 若a1 , a2, , an都是m的倍数，q1, q2, , qn 是任意n个整数，则a1q1 a2q2 anqn是m的倍数
3、带余数除法
定理4 若a,b是两个整数，其中b 0，则存在着两个整数 q及r，使得 a bq r， 0 r b () 成立，而且q及r是唯一的。 ()式中的q及r分别叫a被b除所得的不完全商和余数。
[a1, a2 ] m2 ,[m2 , a3 ] m3, ,[mn1, an ] mn. 于是我们有
定理5 a1, a2, , an是n个正整数，则 [a1, a2 , , an ] mn.
初等数论1 整除理论.ppt
Fermat曾猜测是素数：F0,F1,F2,F3,F4是素数，F5=641*6700417是合数。
5)、形如4n 3的素数有无限多个。 6)、越往后越稀疏：在正整数序列中, 有任意长的区间中不含有素数。
对于大于等于2的整数n，连续n-1个整数n!＋2, n!＋3, …, n!＋n都不是素数。
素数分布
定理 (算术基本定理) 任何大于1的整数n可以唯一地表示成(标准分解式)
其中p1 , p2,
n
p1 1
p2 2
pk k
, pk 是素数，p1 < p2 < < pk，1, 2, , k是正整数。
哥德巴赫猜想：“每个大于2的偶数均可表成为两个素数之和” 陈景润： “每一个充分大的偶数都可表为一个素数及一个不超过两个素数乘积之和”
GCD和LCM
n的标准分解式： n
p1 1
p2 2
pk k
n的正因数： n的正倍数 ：
d
p1 1
p2 2
p k k
i Z, 0 i i,1 i k
m
p 1 1
p2 2
pk k
M
M N, i N, i i,1 i k
a
p1 1
p2 2
pk k
,
b
p 1 1
p2 2
pk k
,
i
,
i
0, 1 i k
《自然》(2013.5.14)：新罕布什尔大学（Lecturer）（University of New Hampshire，UNH）张益唐（《数学年刊》（Annals of Mathematics））——存在无穷多对素数，其差小于7000万。
素数分布
1)、任意两个相邻的正整数n和n＋l (n＞3)中必有一个不是素数。
5)、形如4n 3的素数有无限多个。 6)、越往后越稀疏：在正整数序列中, 有任意长的区间中不含有素数。
对于大于等于2的整数n，连续n-1个整数n!＋2, n!＋3, …, n!＋n都不是素数。
素数分布
定理 (算术基本定理) 任何大于1的整数n可以唯一地表示成(标准分解式)
其中p1 , p2,
n
p1 1
p2 2
pk k
, pk 是素数，p1 < p2 < < pk，1, 2, , k是正整数。
哥德巴赫猜想：“每个大于2的偶数均可表成为两个素数之和” 陈景润： “每一个充分大的偶数都可表为一个素数及一个不超过两个素数乘积之和”
GCD和LCM
n的标准分解式： n
p1 1
p2 2
pk k
n的正因数： n的正倍数 ：
d
p1 1
p2 2
p k k
i Z, 0 i i,1 i k
m
p 1 1
p2 2
pk k
M
M N, i N, i i,1 i k
a
p1 1
p2 2
pk k
,
b
p 1 1
p2 2
pk k
,
i
,
i
0, 1 i k
《自然》(2013.5.14)：新罕布什尔大学（Lecturer）（University of New Hampshire，UNH）张益唐（《数学年刊》（Annals of Mathematics））——存在无穷多对素数，其差小于7000万。
素数分布
1)、任意两个相邻的正整数n和n＋l (n＞3)中必有一个不是素数。