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初等数论|模m剩余类的性质、定理及证明

时间:2023-10-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:,m-1)中的一类,这与假设矛盾.故,有且仅有m个不同的剩余类.定理2 模m的一个剩余类中的一切数,与模m的最大公约数相等.证明 设a=mk+r,b=mq+r(k,qZ,r=0,1,2,…,m-1).∵(a,m)=(m,r),(b,m)=(m,r),∴(a,m)=(b,m).例如,对模5余1的一类中的数5m+1和5q+1,与5的最大公约数同为1;对模6余2的一类中的数6m+2和6q+2,与6的最大公约数同为2.

初等数论|模m剩余类的性质、定理及证明

大家知道,一个整数除以m所得最小非负余数是0,1,2,…,m-1这m个数之一.所以,以m为模可将整数分为m类:

在这m类中,每一类中的所有数对m同余,而任意两个不同类中的数对m不同余.这样,我们就可以定义同余类或者叫作剩余类.

定义1 对模m同余的数的集合,叫作模m的一个同余类或剩余类.用[r]m表示对模m同余r的剩余类.

例如,5k,5k+1,5k+2,5k+3,5k+4(k是整数)是模5的5个不同的剩余类.可依次记作[0]5,[1]5,[2]5,[3]5,[4]5.

定理1 对模m有且仅有m个互不相同的剩余类.

证明 存在性.

一切整数除以m所得最小非负余数不外乎0至m-1这m个数,所以,对模m存在m个互不相同的剩余类

唯一性.

若除了上述m个不同的剩余类之外,还有一个,不妨设为

km+t (k∊Z,t≠0,1,2,…,m-1),t=mq+s (q∊Z,s=0,1,2,…,m-1),(www.xing528.com)

则km+t=km+mq+s=(k+q)m+s.

∵k,q∊Z,∴k+q∊Z.

可见,km+t(k∊Z,t≠0,1,2,…,m-1)仍属于km+r(k∊Z,r=0,1,2,…,m-1)中的一类,这与假设矛盾.

故,有且仅有m个不同的剩余类.

定理2 模m的一个剩余类中的一切数,与模m的最大公约数相等.

证明 设a=mk+r,b=mq+r(k,q∊Z,r=0,1,2,…,m-1).

∵(a,m)=(m,r),(b,m)=(m,r),

∴(a,m)=(b,m).

例如,对模5余1的一类中的数5m+1和5q+1,与5的最大公约数同为1;对模6余2的一类中的数6m+2和6q+2,与6的最大公约数同为2.

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