Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Deza_Kotova_Sbornik_zadach_po_teorii_chisel

.pdf
Скачиваний:
533
Добавлен:
06.06.2015
Размер:
10.73 Mб
Скачать

150

Глава 1.

Задачи по курсу теории чисел

 

 

 

 

Табnица 16

 

 

 

 

n

-2 -1 о

1 2

3

4

5

 

an

 

 

3

4

5

2

1

1

 

Pn

о

1

 

 

 

 

 

 

 

Qn

1

о

]

4

21

46

67

113

 

 

 

 

Табnица 17

 

 

 

 

n

-2 -1 о

1

2

3

4

5

 

an

 

 

3

4

5

2

1

2

 

Pn

о

1

3

13

68

149

 

 

 

Qn

1

о

1

4

21

46

67

113

Таким образом, 1315/406 = {3, 4, 5, 2, 1, 1, 3].

Найдем подходящую дробь с нечетным индексом, обладающую наи­ большим знаменателем, не превосходящим 100. Для этого исполь­ зуем стандартную таблицу, заполняя в ней сначала только строку, соответствующую знаменателям подходящих дробей. Остановившись

на первом элементе строки, большем ста, мы получим табл.16. Таким образом, наилучшим приближением числа 1315/406 дробью а/Ь со знаменателем, не превосходящим 100, будет подходящая дробь 64 Однако данное приближение является приближением с недостат­

ком в силу четности индекса 4. Поэтому наилучшим приближением

числа 1315/406 с избытком дробью а/Ь со знаменателем, не превосхо­ дящим 100, будет предыдущая подходящая дробь 63 = P3/Q3 Работа

по вычислению Рз приводит к табл.17.

Таким образом, искомое приближение числа -v15 имеет вид -v15:::::::

::::::: -149/46.

1>

3. Сократите дробь -667/580.

Реwение. Разложим чнсло 667/580 в цепную дробь:

667 = 580 . 1 + 87;

580 = 87 . 6 + 58;

87 = 58. 1 + 29;

58 = 29. 2 +о.

Таким образом, 667/580 = {1, 6, 1, 2].

Найдем значение цепной дроби {1, 6, 1, 2], используя стандартную таблицу (табл. 18).

§ 23.

Применения цепных дробей

151

 

 

Таблица 18

 

 

 

n

-2

-1

о

l

2

3

 

an

 

 

l

6

l

2

 

Pn

о

1

1

7

8

23

 

Qп

l

о

l

6

7

20

 

 

 

Таблица 19

 

 

 

n

-2

-1

о

1

2

3

 

an

 

 

3

1

1

20

 

Pn

о

1

3

4

7

144

 

Qn

1

о

1

1

2

41

 

Таким образом, 667/580 = 23/20, и -667/580 = -23/20, причем дробь

-23/20 несократима.

!>

4. Решите сравнение 123х = 57(mod 342).

 

Решение. Перейдя к сравнению 41х = 19(mod 114), получим разло­

жение дроби 38/41 в цепную дробь:

114 = 41. 3 + 21;

41 = 21 . 1 + 20; 21=20.1+1; 20 = 1·20 +о.

Таким образом, 114/41=(3,1, 1, 20}.

Найдем числители и знаменатели подходящих к цепной дроби [3, 1, 1, 20]

дробей, используя стандартную таблицу (табл. 19).

Так как Р8Qв-1 - Q8 P8 -1 = (-1)8 +1, то при s = 3

мы получаем,

что 144 ·

2 - 41 · 7 = 1, откуда следует, что 41 · (-7)

= l(mod 114),

или 41·(

-7)·19=19(mod114).

 

Таким образом, х = (-7) · 19 = -133=-19(mod114). Разбивая один

класс по модулю 114 на три класса по модулю 342, мы получим окон­

чательный результат: решениями сравнения 123х = 57(mod 342) явля­

ются классы x:=-19(mod342), x:=95(mod342) и x:=223(mod342). !>

5.Решите неопределенное уравнение 33х + 51у = 21.

Решение. Приведя уравнение к виду l lx + 17у = 7, разложим число 17/11 в цепную дробь:

152

Глава 1.

Задачи по курсу теорнн чнсел

 

 

 

Таблица 20

 

 

 

п

-2

-1

о

l

2

3

 

an

 

 

l

l

l

5

 

Рп

о

l

l

2

3

17

 

Qп

l

о

l

l

2

11

17 = 11. 1+6; 11=6. 1+5; 6=5·1+1; 5 = 1·5 +о.

Таким образом, 17/11=[1,1, 1, 5].

Найдем числители и знаменатели подходящих к цепной дроби [1, 1, 1, 5] дробей, используя стандартную таблицу (табл. 20).

Так как P8 Qs-I - Q8 Ps-I = (-l)s- 1, то при s = 3 мы получаем, что

17 · 2- 11·3 = 1, или, что то же, 11·(-3)+17 · 2 = 1, откуда следует,

что 11·(-21)+17 · 14 = 7. Таким образом, частное решение (х0, у0)

уравнения llx + 17у = 7 имеет вид (-21, 14). В этом случае все

решения уравнения 1lx + 17у = 7 могут быть получены по формулам

х = -21+17t,y = 14llt, где t Е Z.

t>

6.Укажите первые четыре натуральных решения уравнения х2 - Зу2 = 1;

уравнения х2 - 2 = -1.

Решение. Разложим число J3 в цепную дробь:

ао = J3 = 1 + -

1

, где -

1

= -1 + v'З;

 

а1

 

а1

 

 

а1

l+VJ

 

1

 

 

1

-l+VJ

= --- = 1 + -

, где --:-- =

;

 

2

 

az

 

 

az

2

а2

= 1 + J3 = 2 + _!__, где _!__ = -1 + Vз.

 

 

 

аз··

 

 

аз

 

Таким образом, J3 = [1, (1, 2)], то есть длина k периода разложения числа J3 в цепную дробь равна 2.

Следовательно, все натуральные решения уравнения х2 - Зу2 = 1

могут быть найдены по формулам х = P2n-I• у = Qzn-1. где n Е N. Первые четыре натуральных решения (Р1, Q 1), (Рз, Q3 ), 5, Qs), 7, Q1) получаются при n = 1, 2, 3, 4.

Найдем числители и знаменатели соответствующих подходящих дро­

бей, используя стандартную таблицу (табл. 21).

 

§ 23.

Применения цепных дробей

 

153

 

 

 

 

Табпица 21

 

 

 

n

-2 -1 о

1

2

3

4

5

6

7

an

 

 

1

1

2

1

2

1

2

1

Pn

о

1

1

2

5

7

19

26

71

97

Qп

1

о

1

1

3

4

11

15

41

56

Таким образом, первые четыре натуральных решения уравнения х2 -

- 2 = 1 имеют вид (Р1, Q1) = (2, 1);

(Рз, Qз)

= (7, 4),

(Ps, Qs) =

= (26, 15), (Р1, Q1) = (97, 56).

х2 - Dy2

 

 

Все натуральные решения уравнения

= -1

могуг быть

найдены по формулам х = P2n-1 , у = Q2n- I , где n Е N, причем

kn - нечетно. Очевидно, что в нашем случае (k =

2) уравнение

решений не имеет.

[>

 

Уnражненuя

1. Найдитерациональное приближение числа v'IO с точностью д= 10-3 .

Укажите, с избытком или с недостатком полученное приближение.

2.Найдите рациональное приближение числа J2l с недостатком с точ­

ностью д = 10-4

3.Найдите величину бесконечной цепной дроби [-2, (1, 1, 2)] и ее ра­ циональное приближение с недостатком (с избытком) с точностью

д = 10-2

4.Найдите наилучшее приближение числа 2500/1441 дробью а/Ь со зна­

менателем, не превосходящим 100. Укажите, с избытком или с недо­

статком полученное приближение.

5.Найдите наилучшее приближение числа 1292/479 с избытком (с не­

достатком) дробью а/Ь со знаменателем, не превосходящим 100. Ука­

жите точность приближения. 6. Сократите дробь:

а)

204/697;

б) 1235/1391;

в) -2626/1690;

г) -1085/980.

7.

Решите сравнение:

е) 285х =177(mod924);

 

а) 28х =66(mod 99);

 

б) 115х =42(mod 130);

ж)

89х:: 86(mod 241);

 

в) 21х =76(mod 81);

з)

213х =137(mod 516);

 

г) 55х =57(mod 221);

и) -53х:: 84(mod 219).

 

д) 67х =64(mod 183);

 

 

 

154

 

Гпава 1.

Задачи по курсу теории чисел

8.

Решите неопределенное уравнение:

 

 

 

а) 311х + 28у = 2;

в) 253х -

449у = 3;

 

б) 26х+91у= 11;

г) 73х+85у=7.

9.

Укажите первые четыре натуральных решения уравнения:

 

а) х2

- 2 = 1;

в) х2

-

19у2 = 1;

 

б) х2

- 2 = -1;

г) х2

-

19у2 = -1.

10.

Укажите наименьшее натуральное решение уравнения:

 

а) х2

- 41у2 = 1;

в) х2 -

13у2 = -1;

 

б) х2

- 41у2 = -1.

г) х2

-

13у2 = -1.

задачu

1. Найдите значение цепной дроби [-3, (2, 1, 1)] и рациональное при­

ближение к нему с точностью 0,5 · 10-3 . Укажите, с избытком или

с недостатком полученное приближение.

2; Найдите значение цепной дроби [3, (1, 2, 2)] и рациональное при­

ближение к нему с точностью 0,5 · 10-3 . Укажите, с избытком или

с недостатком полученное приближение.

3.Является ли б = -39/16 подходящей дробью к а= VTT-9 ? Если

2

да, оцените точность приближения а числом б. Какое из неравенств

верно: а > б или а < б?

4. Является ли подходящая дробь б = -13/7 приближением к а=

= v'I0-4 с точностью 10-2 ? Какое неравенство верно: а> били а< J?

2

5.Найдите рациональное приближение квадратичной иррационально­

сти с точностью 10-3 , разложив данную квадратичную иррациональ­

ность в цепную дробь:

а) б)

v17;

v'IO;

в) г)

VTT;

v1i3;

д) е)

JI4;

Vi5;

ж) з)

v118;

VI9;

и) к)

v'W;

vn.

6.Найдите наилучшее· приближение числа а со знаменателем, не пре­ восходящим Ь, и оцените точность полученного приближения:

а) а =

./17-3 , Ь = 100;

в) а =

22+v15 , Ь = 150;

 

2

 

7

 

б) а =

l+JE, Ь = 200;

г) а =

I+J2I

, Ь = 50.

 

2

 

2

 

7.Найдите подходящую дробь наименьшего порядка, приближающую число 98/57 с точностью 1/150. Является ли она:

§ 23. Применения цепных дробей

155

наилучшим приближением этого числа со знаменателем, не пре­

восходящим 7;

наилучшим приближением этого числа со знаменателем, не пре­ восходящим 8?

8.Найдите подходящую дробь наименьшего порядка, приближающую

число 61/44 с точностью 1/50. Является ли она:

наилучшим приближением этого числа со знаменателем, не пре­ восходящим 5;

наилучшим приближением этого числа со знаменателем, не пре­ восходящим 6?

9.Найдите подходящую дробь наименьшего порядка, приближающую

число 37/64 с точностью 10-2 Является ли она:

наилучшим приближением этого числа со знаменателем, не пре­ восходящим 7;

наилучшим приближением этого числа со знаменателем, не пре­ восходящим 8?

10.Для n = N -4LN/4J +5, где N Е {1, 2, 3, ... , 25}, разложите в цепную

дробь число

362n

905 • 2n ·

Найдите наилучшее приближение указанного числа обыкновенной дробью с знаменателем, не превосходящим 20n. С избытком или

с недостатком полученное приближение?

11.Для n = N -4LN/4J +5, где N Е {1, 2, 3, ... , 25}, разложите в цепную

дробь число

V37n-2n

2

и найдите его рациональное приближение с точностью 10-4

12.Найдите рациональное приближение числа а с точностью д, если

 

2 -

Vi3

1 + v'3 vГs - 1

-4 -5

аЕ{J29;у'з3,у'28,

 

5

,-2-,-4-},адЕ{lО

,10,

io-6 , io-1}.

13. Найдите рациональное приближение числа а с точностью д, если:

а) а= ./2, д =

io-2 ;

 

2+ vГs

д = 10-3 ;

б) а= - - ,

 

2

 

 

 

-

18 + .J40f

,

д= 10-4·,

в) а -

11

 

 

156 Гnава 1. Задачи по курсу теории чисел

r) а= l l + 2v'39 , д= 10-s;

7

д) а = 9+ У1ОТ, д = 10-2;

5

 

е) а= 2 +v17

д= 10-3

4 '

'

ж) а =

9 + v'2I , д = 1о-4;

 

6

_

з) а =

2-VП

, д = 10

5 .

 

5

 

14. Найдите рациональное приближение числа И с точностью о= 0,01.

Укажите, с избытком или с недостатком полученное приближение.

·1s. Найдите рациональное приближение числа Wo с точностью о= 0,01.

Укажите, с избытком или с недостатком полученное приближение.

16.Найдите рациональное приближение числа е с точностью о= 0,036.

Укажите, с избытком или с недостатком полученное приближение.

17.Сократите дробь:

а)

396

871

в)

6821

 

32671

4355

е)

47747

 

696;

б} 3953;

2147;

r)

10027;

д) 19765;

15029

·

18. Решите сравнение:

 

 

 

103х =-6(mod 189);

 

 

а)

11lx::81(mod447);

 

 

ж)

 

 

б) l86x

=374(mod422);

 

з)

142х =14(mod 214);

 

 

 

в)

129х

=32l(mod47l);

 

и)

165х =21(mod 261);

 

 

 

r)

-73х =60(mod 311);

 

к) 256х =179(mod 337);

 

 

д) 78х =102(mod 273);

 

 

л)

1215х =560(mod 2755);

 

е)

116х =10(mod201);

 

 

м)

1296х =1105(mod 2413).

 

19.Для n = N -4LN/4j + 5, где N Е {1, 2, 3"", 25}, решите сравнение 517х =n - 338(mod 599).

20.Решите неопределенное уравнение первой степени:

а) -73х + 85у =

1;

и) 23х+ 15у = 19;

б) 1Ix +

l6y = 156;

к) 12х -

37у =

-3;

в) -53х + 17у = 25;

л) 18х _ 33у = 26;

r) 482х -

824у = 24;

м) 25х + 36

=

13 .

д) -33х + 48у = 207;

 

 

у

'

е) 339х -

240у =

21;

н) 64х -

47у =

13;

ж) 339х +

240у =

-21;

о) 494х -

703у = 209;

з) 17х-16у=31; п) 391х-663у=221.

§ 24. Разные теоретико-числовые задачи

157

21.Для n = N -4LN/4j + 5, где N Е {1, 2, 3, ... , 25}, решите уравнение

221х - 39ny = 182.

22.Укажите, если это возможно, первые два натуральных решения урав-

нения:

а) х2

-

l ly2 = 1;

е) :с2

-

39у2

= -1;

б) х2

-

11у2 = -1;

ж)

2

-

l7y2 = 1;

в)х2

-7у2

=1;

з)

2 -

17у2

=

-1.

г) х2

-

2

= -1;

и)

:i:2 -

30у2

=

1;

д) х2

-

39у2 = 1;

к)

:i:2 -

30у2

= 1.

§ 24. Разные теоретико-чисnовь1е задачи

1.Найдите все пары натуральных чисел, таких что при делении на 41

их сумма дает остаток 6, а сумма их квадратов дает остаток 20.

2.Два двузначных числа отличаются друг от друга только порядком

цифр. Их разность при делении на 11 дает в остатке 1. Найдите эти

числа.

3. Найдите наименьшее натуральное трехзначное число, кратное 23,

укоторого каждая следующая цифра больше предьщущей на единицу.

4.Найдите все натуральные трехзначные числа, которые при делении на 41 дают остаток, равный сумме своих цифр.

5.Найдите два наименьших положительных соседних нечетных числа, произведение которых делится на 187.

6.Разделите многочлен /(х) на многочлен g(x) с остатком, считая, что

коэффициенты многочленов принадлежат Z (Z/2Z, Z/3Z, Z/5Z):

а) /(х) = 2х5 + х4 ++ 3, g(x) = 3х2 + 1;

б) f(:c)=x6 -x+l,g(x)=x-1;

в) /(х) =

х4 -

1, g(x) = х - 1;

г) /(х) =

х -

1, g(x) = х2 + х + 5.

7. Найдите многочлен r(x), если /(х) =: r(x) (mod g(x)), degr(x) <

< degg(x), и коэффициенты многочленов принадлежат Z (Z/2Z,

Z/ЗZ, Z/5Z):

а) /(х) = ж3 + х2 + + 2, g(x) = х2 + 1;

б) f(x) = 8 + 6:с6 + 4:с4 + 2 , g(x) = бх + 3; в) /(:с)= :с20 + х10 + 1, g(x) = :с5 + 1.

158

Гnава 1. Задачи по курсу теории чисел

8.

Докажите, что для каждого простого числа р последовательность

 

а1 , а2, ... , an, ... является периодической с периодом 2, если an рав­

 

но остатку от деления числа pn+2 на 24 для любого n Е N.

9.

Пусть х1 и х2 - корни трехчлена х2 + + 1. Пусть натуральное

 

число т вычисляется как т = n+ f(xi), i = 1, 2, где n Е N, а /(х) =

 

= х6 + 5 + х4 + х3 + 2 + + 3. Найдите значения n, которым

 

соответствует т = 5, 7, 103.

10. Сколько существует упорядоченных пар натуральных чисел а и Ь,

для которых (а, Ь) = 6 и [а, Ь] = 6930? Сформулируйте ответ в общем

случае, используя канонические разложения (а, Ь) и [а, Ь].

11. Докажите, что десятичная запись квадрата натурального числа не мо­

жет состоять из одинаковых цифр.

12.Докажите, что для любого натурального числа n существует кратное

ему натуральное число m, которое в десятичной системе счисления записывается только цифрами О и 1.

13.Разложите на простые множители число 222 + 39 · 210 + 81.

14.

Найдитенаименьшее значениевыражений l53k-371I, l36k-52I, k, l Е N.

15.

1

Е

1

расхо-

Докажите, что ряд Е -- сходится, а ряд

lnp

 

рЕР р lnp

рЕР.р):З р ln

 

дится.

16.Найдите всех, для которых LxJ = 5, а {х} = 0.3.

17.Делится ли.10! на т(3)15 ?

18.Найдите остаток от деления числа т(275)и(ш)~(2,s) на т(12!).

19.Приведите пример кольца классов вычетов, в котором верно соотно-

шение:

а)

(ап - Ьп) · (an + bn) = а02 - Ь02 ;

б) (an + Ьп)2 = а02 + Ь02

;

в)

(ап + au)2 -::/=- а/+ Ь02

20. Для каких модулей можно составить приведенную систему вычетов, состоящую из степеней ч.исла 3?

21. Докажите, что произведение всех натуральных чисел, меньших р2

и не делящихся на р, сравнимо с -1 по модулю р, р Е Р.

 

22. Докажите, что (р-2)! =l(modp), где р - простое число вида 4n+ 1,

n EN.

=

23. Докажите, что для любого целого а имеет место сравнение а561

=a(mod 561).

=

24. Приведите пример составного n, удовлетворяющего сравнению an

=a(mod n) для любого целого а.

 

 

 

§ 24. Разные теоретико-чисnовые задачи

159

25.

Найдите наименьшее трехзначное число х, такое что

 

 

1918 4224 45 12 + 10 · 2845 = x(mod 235).

 

 

26.

Решите систему сравнений

 

х3 ::: - l(mod 13)

 

{

(

)

 

 

 

 

 

7х::: 3mod10

 

 

 

 

 

 

 

= 6(mod 5)

 

27.

Решите систему сравнений

{

= -8(mod 40)

 

 

 

 

 

= 8(mod 3)

 

28.

Решите систему сравнений:

 

 

 

 

 

а)

{ 3х+ 4у -

29 = O(mod 143) ;

 

 

 

 

- + 84 = O(mod 143)

 

 

 

б)

{ х+ 4у -

1 = O(mod 9)

;

 

 

 

 

- -

2 =O(mod 9)

 

 

 

 

в)

{ 9х + 20у = O(mod 29) .

 

 

 

 

16х - 13у = O(mod 29) '

 

 

 

r){ 3х +4у- 29=O(mod143). 2х - 5у + 84 = O(mod 143) '

д)

{ х+ 4у - 1=O(mod9) .

 

- - 1=O(mod9) '

е)

+ 20у -

10 = O(mod 29)

{ 16х- 13у-

21 ::: O(mod 29) ·

29.Делится ли на 10932 число 21093 - 2?

30.Решите сравнение 3х2 = IO(mod 172).

2 + - 5 ::: O(mod 17)

{=10(mod40)

32.Найдите четыре наименьших положительных последовательных не­

четных числа, которые делятся на 7, 11, 13 и 17, соответственно.

33.Припишите к числу 12 345 еще пять цифр так, чтобы получилось число, делящееся на 41.

34.Припишите к числу 1234567890 еще пятьдесят цифр так, чтобы по­ лучилось число, делящееся на 31.Решите систему сравнений

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]