初等数论的一部分结论

辗转相除法:

        若d为a,b的公因数,即d|a,d|b,则d|a-bq=r,从而d为b,r的公因数,同理可证,r,b的公因数均为a,b的公因数,因此,a,b公因数集合与r,b公因数集合相同,从而它们的最大公因数相等,即gcd(a,b)=gcd(b,r).

最大公因数的重要性质:

设整数a,b不同时为零,则存在一对整数m,n,使得(a,b)=am+bn.

若gcd(a,n)=1,gcd(b,n)=1,则gcd(ab,n)=1.

gcd(ma,mb)=gcd(a,b)×m

整除的一条重要性质:

若a|bc,且gcd(a,b)=1,则a|c.

素数的一条重要性质:

设p为素数,若p|ab,则p|a,或p|b.

最大公因数与最大公倍数关系:

gcd(a,b)lcm(a,b)=|ab|.

gcd(a, lcm(b, c)) = lcm(gcd(a, b), gcd(a, c))

lcm(a, gcd(b, c)) = gcd(lcm(a, b), lcm(a, c))

算术基本定理:

任何大于1的整数总可以分解成素因数乘积的形式,并且,如果不计分解式中素因数的次序,这种分解式时惟一的.

同余与整除的关系:

a≡b(mod n)等价于 n|a-b.

同余的性质:

1、若a≡b(mod m),b≡c(mod m),则a≡c(mod m)

2、若a≡b(mod n),且c≡d(mod n),则

  1. a+c≡b+d(mod n);
  2. ac≡bd(mod n);
  3. ka≡kb(mod n),k为任意整数;
  4. am≡bm(mod n),m为正整数;

3、a*b mod k = (a mod k) * (b mod k) mod k

4、若a≡b(mod p),a≡b(mod q),p,q互素,则a≡b(mod p*q).

5、若ab≡ac(mod n),且gcd(a,n)=1,则b≡c(mod n).

非零元[a]有逆元的充要条件:

gcd(a,n)=1.

费马小定理:

设m为素数,a为任意整数,且gcd(a,m)=1,则a^m-1≡1(mod m)

欧拉定理:

设m为正整数,a为任意整数,且gcd (a,m)=1,则a^Φ(m)≡1(mod m)

关于模n的完全剩余系和简化剩余系,有如下基本结论:

定理一:设n为正整数,a,b为整数且gcd (a,n)=1,若{a1,a2,…,an}是模n的一个完全剩余系,则{aa1+b,aa2+b,…,aan+b}也是模n的一个完全剩余系.

   定理二:设n为正整数,a为整数且gcd (a,n)=1, 若{a1,a2,…,aΦ(n)}为模n的一个简化剩余系,则{aa1,aa2,…,aaΦ(n) }也是模n的一个简化剩余系.

   定理三:设m,n为正整数且gcd(m,n)=1,若{a1,a2,…,an}为模m的一个完全剩余系,{b1,b2,…,bn}为模n的一个完全剩余系,则所有整数nai+mbj组成的集合为mn的一个完全剩余系.

定理四:设m,n为正整数且gcd(m,n)=1,若{a1,a2,…,an}为模m的一个简化剩余系,{b1,b2,…,bn}为模n的一个简化剩余系,则所有整数nai+mbj组成的集合为mn的一个简化剩余系. 可得到关系式:若m,n为正整数,且(m,n)=1,则Φ(mn)=Φ(m)Φ(n).

定理五:设n为大于1的整数,则有下面的表达式:

Φ(n)=n(1-1/p1)(1-1/p2)…(1-1/pk),

其中p1,p2,…,pk为n的所有互异的素因数.

同余方程结论:

   一次同余方程a≡b(mod n)有解,则gcd (a,n)|b.反过来,当gcd (a,n)|b时,一次同余方程a≡b(mod n)恰有(a,n)个解.

不定方程ax+by=c有整数解的一个判别准则:

如果不定方程有整数解,那么gcd (a,b)|c.反过来,当gcd (a, b)|c时,不定方程一定有整数解.

关于不定方程ax+by=c解的结论:

   设gcd(a,b)=1,则不定方程ax+by=c的整数通解为:

x=x0+bt

y=y0-at

   其中t为任意整数,x=x0,y=y0为不定方程ax+by=c的一个特解.

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