定义7.1 是整数,若存在整数使,则称整数能整除整数,或称能被整除,记作:。否则,称整数不能整除整数,或称不能被整除,记作:。
请根据以上定义判断以下每对数是否整除:
题7.2 以下说法是否正确:
(1) 一个数同时能被3与7整除,它一定能被21整除。
(2)一个数同时能被6与9整除,它一定能被54整除。
定义7.3 是整数且,如果存在整数,满足且,则称为除以的余数,记作。其中为商。
根据以上定义,求:
(1)
(2)
(3)
题7.4 证明:
(1) 3个除以5余3的整数相乘,其积除以5余2。
(2) 一个整数的平方,除以4不能余2。
证明 (1) 设这三个数为,根据题意,存在,满足:
所以,
所以,
(2) 讨论奇偶性:(a) 如果此数为偶数,它的平方被4除余0;(b)如果此数是奇数,它的平方被4除余1。综上,任意的整数的平方被4除不余2。
定理7.5 ,那么对于任意的整数,有
证明 因为 ,所以存在满足:
所以
因为,所以
题7.6 对于任意的整数,若,那么。
证明 以下使用反证法:
假设命题不成立,则是奇数,即存在整数,使,所以:
可见,与条件矛盾。所以假设不成立,命题成立。
题7.7 ,证明:
(1)
(2) 是平方数。
证明 (1) 中,必有一个偶数,所以2|n(n+1)(n+2);
中,必有一个是3的倍数,所以3|n(n+1)(n+2)。
综上,。
(2)
评注7.8 题7.7(2)的思路如下:
令,可以验证:
所以,,所以:
题7.9 (1) 1000之内,能被3整除的正整数有多少个?
(2) 2022之内的正整数中,既是8的倍数,又是18的正倍数有多少个?
(3) 2022之内的正整数中,3的倍数、8的倍数、18的倍数共有多少个?
解 (1) ,所以1000之内,能被3整除的正整数有333个。
(2) ,且,所以它们共同的倍数有28个。
(3) 根据容斥原理计算:
所以,满足条件的整数有个。
题7.10 9000的所有因数有_________个,它们的和是___________
解 ,所以,它的因数有个,其和为
定理7.11 整除有如下性质:
(1)
(2)
解 (1) 由条件得,存在整数,满足,所以,所以。
(2) 由条件得,存在整数,满足,所以
所以
定义7.12 记是的最大公约数,是的最小公倍数。
(30,45)=_____,[30,45]=_____,=_____,=_____
定义7.13 如果的最大公约数是1,那么称为互质数。
定理7.14
(1) ,则自然数是的公约数,当且仅当
(2) ,则自然数是的公倍数,当且仅当
定理7.15 是整数,当且仅当
证明 (1)先证必要性:假设命题不成立,则设。则存在,满足
即得,所以矛盾。所以假设不成立,命题成立。
(2) 再证充分性:假设命题不成立,则存在比大的公约数,其中。此时又有满足:
于是:矛盾。所以假设不成立,命题成立。
定理7.16 是整数,当且仅当
证明 (1)先证必要性:假设命题不成立,设
于是存在,满足:
令,则,即是的公倍数且小于,矛盾。所以假设不成立,命题成立。
(2)再证充分性:假设命题不成立,则令,则存在
另,所以,于是:矛盾。所以假设不成立,命题成立。
定理7.17
证明 设,则存在整数,满足
所以
另外,令,则 ,所以
根据定理7.16得,再由(7.17.1)得。
推论 互素,
题7.18 求以下各数的所有因数:
(1) 的所有因数:________________________
(2) 的所有因数:________________________
(3) 的所有因数:________________________
(4) 的所有因数:________________________
解 (3) 因为3,19都是因数,所以的所有因数是下式展开后不合并的各项:
所以,其因数有:
题7.19 求以下各组数的所有公因数:
(1) 的所有公因数:________________________
(2) 的所有公因数:________________________
(3) 的所有公因数:________________________
定理7.20 是自然数,,且,那么.
定理7.21 是自然数,,且,那么.