自然数的有关性质

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2021年02月07日 23:12
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剪枝的学问-

2021年2月7日发(作者:我不是伟人)


自然数的有关性质



一、知识要点



1


、最大公约数



定义


1



如果


a1,a2,


…


,an


和


d


都是正整数,


且


d


∣


a1, d


∣


a2,


…


, d


∣


an


,那么

d


叫做


a1,a2,


…

< p>
,an


的公约数。公约数


中最大的叫做

< p>
a1,a2,


…


,an


的 最大公约数,


记作


(a1,a2,


…< /p>


,an).


如对于


4


、


8


、


12

< br>这一组数,显然


1


、


2


、


4


都是它们的公约


数 ,但


4


是这些公约数中最大的,所以


4


是它们的最大公约数,


记作


(4,8, 12)=4.


2


、最小公倍数



定义


2



如果


a1,a2,


…


,an


和


m


都是正整数,且


a1


∣


m, a2


∣


m ,


…


, an


∣


m


,那么


m


叫做

a1,a2,


…


,an


的公倍数。 公倍数中


最小的数叫做


a1,a2,


…


,an


的最小公倍数,


记作

< p>
[a1,a2,


…


,an].

< br>如对于


4


、


8

< br>、


12


这一组数,显然


24


、


48


、


96


都是它们的公


倍数,


但

24


是这些公倍数中最小的,


所以


24


是它们的最小公倍


数,记作


[4, 8,12]=24.


3


、最大公约数和最小公倍数的性质



性质


1



若< /p>


a


∣


b,


则


(a,b)=a.


性质


2



若< /p>


(a,b)=d,


且


n

< br>为正整数,则


(na,nb)=nd.



性质


3



若< /p>



a


b




a


,


b

< p>



,




n


∣


a, n


∣


b,


则



n


n



n

.


性质


4



若


a=bq+r (0


≤


r


则


(a,b)= (b,r) .


1



性质


4


实 质上是求最大公约数的一种方法,


这种方法叫


做辗转相除法。< /p>



性质


5


若


b


∣


a,


则


[a ,b]=a.


性质


6


若


[a,b]=m,


且


n


为正 整数,则


[na,nb]=nm.


性质


7


若



a


b




a


,


b



,





n


∣


a, n


∣


b,



则



n


n



n


.



4


、数的整除性



定义


3



对于 整数


a


和不为零的整数


b


,如果存在整数


q


,


使得< /p>


a=bq


成立,则就称


b


整除


a


或


a


被


b


整除,记作


b

< p>
∣


a


,若


b


∣


a


,我们也称


a


是


b


倍数;若


b


不能整除


a


,记作


b a


5


、数的整除性的性质



性质


1


若


a


∣


b


,


b


∣


c


,则


a


∣


c


性质


2



若< /p>


c∣a,c∣b,则


c∣(a±b)



性质


3



若


b


∣


a, n


为整数,则


b


∣

na


6


、同余



定义


4



设


m


是大于


1


的 整数,如果整数


a


,


b


的差被


m


整除,我们就说


a< /p>


,


b


关于模


m< /p>


同余,记作


a


≡


b(mod m)


7


、同余的性质



性质


1



如果


a


≡


b(mod m)


,


c


≡


d(mod m)


,



那么


a


±


c


≡


b< /p>


±


d(mod m)


,

< br>ac


≡


bd(mod m)



性质


2


如果


a


≡


b(mod m)


,那么对任意整数


k


有


ka


≡


kb(mod m)


2



性质


3



如 果


a


≡


b(mod m)


,那么对任意正整数


k


有


ak


≡


bk(mod m)


性质


4



如果


a≡b(mod m),


d


是


a


,


b

< p>
的公约数,



a


b



m



< p>



mod


< p>





d


d


m,


d

< br>




那么


二、例题精讲



例


1


设


m< /p>


和


n


为大于


0< /p>


的整数,且


3m+2n=225.


如果< /p>


m


和


n


的最


大公约数为


15


,求


m+n


的值


(


第

11


届“希望杯”初一试题


)



解:


(1)


因为


(m,n)=15,


故可设


m=15a


,


n=15b

< br>,


且


(a,b)=1



因为


3m+2n=225


,所以


3a+2b=15



因为


a,b< /p>


是正整数,


所以可得


a=1,b=6


或


a=b=3


,


但


(a,b)=1


,所以


a=1,b=6



从而


m+n=15(a+b)=15 7=105

< p>
评注:


1


、遇到这类问题常设

m=15a


,


n=15b


,且


(a,b)=1


,


这样可把问题转化为两个 互质数的求值问题。


这是一种常用方法。




2


、思考一下,如果将< /p>


m


和


n


的最大公 约数为


15


,改成


m

< br>和


n


的最小公倍数为


45


,问题如何解决?




例


2


有若干苹果,两个一堆多一个,


3


个一堆多一个,


4

< br>个一


堆多一个,


5


个一堆多一个 ,


6


个一堆多一个,问这堆苹果最少


有 多少个?



分析:将问题转化为最小公倍数来解决。



解



设这堆苹果最少有


x


个,依题意得



3





x



2


q


1



1



x



1



2

< br>q


1




x



1



3


q


x



3


q



1


2


2







x


< br>4


q


3



1


    即



x

< br>


1



4


q


3



x



5


q



1



x



1



5


q


4


4




< br>



x



1



6


q


5



x



6


q


5



1



由此可见,


x-1


是


2


,


3


,


4


,


5


,


6


的最小公倍数



因为



[2,3,4,5,6]=60


,所以


x-1=60


,即


x=61


答:这堆苹果最少有


61


个。




例


3


自然数


a


1


,


a


2< /p>


,


a


3


,


…,


a


9


,


a


10


的和


1001< /p>


等于,


设


d


为< /p>


a


1


,


a


2


,


a


3

< p>
,…,


a


9


,

< p>
a


10


的最大公约数,试求


d


的最大值。



解



由于


d< /p>


为


a


1


,


a


2


,


a

< p>
3


,…,


a


9

< p>
,


a


10


的最大公约数, 所以


和


a


1


+ a


2


+a


3


+


…


+a


9


+a


10


=


1001


能被


d


整除,


即

d


是


1001


=

< br>7



11


13


的约数。



因为


d



a


k

< br>,所以


a


k


≥

< br>d


,


k


=


1


,


2


,


3


,…,


10




从而


1001


=


a


1


+a


2


+a


3


+


…


+a


9


+a


1 0


≥


10d


所以



d


< /p>


1001



101


10



由


d


能整除


1001


得,


d


仅可能取值


1


,


7

< p>
,


11


,


13

< p>
,


77


,


91

< p>
。



因为


1001


能写成


10


个数的和:


91+91+91+91+91+91+91+91+91+182


其中每一个数都 能被


91


整除,所以


d


能达到最大值


91



例


4


某商场向顾客发放


9999


张购物券,每张购物券上印有四位


4



数码,


从


0 001


到


9999


号,


如果号码的前两位之和等于后前两位


之和,则这张购物券为幸运券,如号码


0734


,因


0+7=3+4


,所以


这个号码的购物券为幸运券。证明:这个商场所发购物券中,所


有幸运券的号码之和能被


101


整除。


(


第


7


届初中“祖冲 之杯”


数学邀请赛试题


)


证明:显然 ,


9999


的购物券为幸运券,除这张外,若号码


为


n


的购物券为幸运券,则号码为

< br>m=9999-n


的购物券也为幸运


券。由于

< p>
9999


是奇数,所以


m


,


n


的奇偶性不同,即


m


≠


n


,由


于


m+n=9999


,相加时不出现进位。就是说,除号码为

9999


的幸


运券外,


其余所有的 幸运券可两两配对,


且每对号码之和为


9999


,


从而可知所有的幸运券的号码之和为


9999


的倍数。


由


101


∣


9999


,


所以所有幸运券的号码之和 能被


101


整除。


< br>评注:


本题是通过将数两两配对的方法来解决。




例


5


在< /p>


1


,


2


,


3


,…,


1995


这


1995


个数中,找出所有满足条件


的 数来:


(1995+a)


能整除


199 5



a (


第五届华杯赛决赛试题


)


1995


a


分析:


1995


a


1995


a

< br>因此可以将


1995



a


分子、分母都含有


a


,对

a


的讨论带来不便,


化成


1995



1995



1995


1995



a


,


这样只有分母中含有


a


,< /p>


就容易对


a


进行讨论。

< br>


1995


a


1995



1995



a




1995



1995


1995



1995




1995



1995



a

< p>
1995



a


解



1995



a



5


剪枝的学问-


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