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这节课内容太多了,再加上感冒身体不舒服,下面的定理就不一一证明了,大家可以自行练习。以后有空我会补上的!
例题1
首先接着上节课同余继续讲,在第三章例题2中,我们遗留了一个问题:对于如下序列
<!–swig0–>
它的值就是
<!–swig1–>
的某个排列,并且重复了$d$次。其中$d = gcd(m, n)$
首先我们有如下同余式:
<!–swig4–>
这就可以看出该序列的确是重复出现了$d$次,那么剩下的问题就是证明这$m/d$个数恰好就是
<!–swig7–>
的某个排列。
令$m = m'd,n = n'd$,所以有
<!–swig9–>
所以我们只考虑$m \bot n$的情形,在此情形下,我们可以得到
<!–swig11–>
由此可以看出,这$m-1$个数一定就是
<!–swig13–>
至此得证。
下面介绍几个著名的数论定理。
费马最后定理
对于所有的正整数$a,b,c,n>2$,有
<!–swig15–>
费马小定理
如果$n \bot p$,那么有
<!–swig17–>
证明也很好证。
之前证过了,序列
<!–swig18–>
结果就是
<!–swig19–>
的某个排列,所以有
<!–swig20–>
所以
<!–swig21–>
所以
<!–swig22–>
欧拉函数
定义$\varphi (m)$为小于$m$且与其互素的正整数个数。
所以我们有欧拉定理
<!–swig25–>
其中$n \bot m$,可以发现,当$m$是素数时,欧拉定理就是费马小定理,所以欧拉定理是费马小定理的推广形式。
欧拉定理有很多有趣的性质,这里就不一一介绍了,详情见博客地址。
莫比乌斯函数
定义莫比乌斯函数$\mu (m)$为
<!–swig29–>
这个定义看起来很奇怪是不是?其实这是一个递归定义,可以递归地计算得到所有的值。
这个函数有什么用呢?主要用来进行莫比乌斯反演:
<!–swig30–>
详细的性质及应用也不介绍了,给大家推荐一个牛逼的博客博客地址,我当时学ACM的时候这部分都是看着他的学的。
组合数入门
定义组合数$\left( {\begin{array}{c}n\\k\end{array}} \right)$为从$n$个物品中取出$k$个物品的方法数,具体计算为
<!–swig34–>
推广到实数领域,定义
<!–swig35–>
下面介绍一些组合数性质。
性质1
<!–swig36–>
这里为什么要限定$n \ge 0$呢?举个例子,如果$n = -1$,那么有
<!–swig39–>
因为左边等于${( - 1)^k}$,而右边等于${( - 1)^{-1-k}}$。
性质2
<!–swig42–>
性质3
<!–swig43–>
性质4
<!–swig44–>
这条性质可以通过性质3和性质4两边分别相加得到。
性质5
<!–swig45–>
性质6
<!–swig46–>
性质7
微分形式:
<!–swig47–>
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二项式系数
<!–swig49–>
二项式系数也有很多有趣的性质。
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即奇数项系数和等于偶数项系数和。
推广到实数域:
<!–swig52–>
可以通过泰勒展开证明。