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初等数论:利用组合数公式的推广结论

时间:2023-10-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:.证明 当nN且0≤r≤n时,由组合数的意义可知结论成立;当nN且n<r时,在n,n-1,n-2,…=6|(n-1)n(n+1),30|5(n-1)n(n+1),∴30|.由30|可知,10|.这说明10除n5与10除n所得余数相同,即n5与n个位数字相同,由此可得,7565和756的末位数字都是6.进而从n5与n指数差4,可推广为10|.依此可求19102的末位数字.

初等数论:利用组合数公式的推广结论

大家知道,从n个不同元素中取r个元素的组合的个数计算公式是:

根据组合数的定义可知,这是整数.

这表明其分子连续r个整数之积n(n-1)(n-2)…(n-r+1)可被分母r!整除.

而且,把条件放宽为n∊Z,r∊N时,结论仍然成立.

我们以定理的形式给出来.

定理2 r!|n(n-1)(n-2)…(n-r+1).

证明 (1)当n∊N且0≤r≤n时,由组合数的意义可知结论成立;当n∊N且n<r时,在n,n-1,n-2,…,n-r+1这连续r个整数中,开头的n非负,末尾的n-r+1非正,故其中必有一个为0,故其积为0,当然有r!|0.

(2)当n<0时,设-n=m,则

∵m>0,∴m≥1,m+r-1≥r,Crm+r-1是一个组合数,是整数,故(-1)rCrm+r-1是整数,故结论成立.

例如,6=3!|75×74×73;6=3!|19×20×21;

24=4!|8×7×6×5;4!|(-3)×(-4)×(-5)×(-6).

可见,定理中的整数n可以任意取值,r是连乘整数的个数.

例5 求证:(1)6|(n3-n);(2)若n为奇数,则8|(n2-1).

证明 (1)∵n3-n=n(n2-1)=(n-1)n(n+1),∴6|(n3-n).(www.xing528.com)

(2)设n=2m+1(m∊Z),则n2-1=(2m+1)2-1=4m(m+1).

∵2|m(m+1),∴8|4m(m+1),8|(n2-1).

例6 求证:30|(n5-n).

证明 n5-n

=n(n4-1)

=n(n2-1)(n2+1)

=n(n-1)(n+1)[(n2-4)+5]

=(n-2)(n-1)n(n+1)(n+2)+5(n-1)n(n+1).

∵5!=120|(n-2)(n-1)n(n+1)(n+2),

3!=6|(n-1)n(n+1),30|5(n-1)n(n+1),

∴30|(n5-n).

由30|(n5-n)可知,10|(n5-n).这说明10除n5与10除n所得余数相同,即n5与n个位数字相同,由此可得,7565和756的末位数字都是6.进而从n5与n指数差4,可推广为10|(n4q+r-nr)(q,r∊N).依此可求19102的末位数字.

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