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数论知识的进一步分析

时间:2009-08-17 09:37 来源:致德教育 作者:王哲 点击:
数论知识是独立性比较强的一门数学分支,我们小学阶段接触到的数论知识已经达到了高中甚至大学的水平。其实数论并不神秘,我们课本内就介绍过能被2、3、5、9、11整除的数的特点,其实都是从数论知识中推理出来的结论,只是课本内没有给我们展示推理过程而已。今天,我们就从数论的角度去探索一下某数倍数的特点。
 
首先从我们熟悉的结论开始。能被2、5整除的数只看个位,我们可以通过 来证明;能被3、9整除的数,各位数字的和能被3、9整除,我们可以通过 来证明;能被7、11、13整除的数可以用原数隔三位相加得到两组数做差判断,我们可以通过 来证明。
 
看到这些看似没有规律可言的东西,我们要想办法把它归纳起来。我们可以发现能被7、11、13整除的数其实可以把原数拆成6位一组,然后每组数相加,它和原数除以7、11、13是同余的。这似乎与3、9的倍数描述很类似,只是1位一组变成6位一组了。那么,是不是所有的数都可以通过这种方式总结起来呢?
 
很遗憾,答案是否定的,我们发现最基础的我们最熟悉的2和5,就完全没有办法用这种规律来总结。不过,如果不考虑带有因子2或5的数字时,这个做法却是通用的!比如我们不常见的除以17的余数,可以通过每16位一组相加后与原数同余来判断,可是16这个数字太大了,实际上对我们没什么帮助。那么,可能有同学会问了:你怎么知道除以17的余数要16位一组相加呢?事实上,就算我们不用这样的性质,了解一下它的来历对我们也是很有帮助的。
 
我们看到每1位一组相加的3和9有共同点是 ,其实我们稍花些时间也不难发现,每6位一组相加的7、11、13有共同点是 ,有同学可能猜到了 ,不错,的确如此。
 
后面的式子看起来就是费马小定理的形式,我们可以发现,其实除了2和5的所有的质数,都可以写成类似的形式,所以我们可以毫不含糊的说:除了2和5,所有的质数的整除性判定都可以通过数位分组加和的方式判断!所有的质数都有了这样的方法,而合数都是由质数连乘而来,那么我们可以说所有的数字的整除性判定规律我们都可以找到了!可是为什么我们没有见到有人介绍过类似的简便方法呢?其实是因为这些方法只对非常大且杂乱无章的数字有效,比如除以17要每16位相加,除以19要每18位相加,这看起来太可怕了。
 
这样的结论我们似乎是不需要的,不过最后,还有一点点东西可以帮助我们。不难发现,分母为7的数字循环节是6位,它和 有着密切的关系,准确的说,是分母为7的数字,它的循环部分每6位必然循环(比如 ,但分母为11的数通常循环节为2位,但是无论如何它到6位也是在循环的)。那么如果以后我们做除以17的运算时,如果发现超过16位还没有发现循环节,那么就一定是做错了,这个知识可以帮助我们验证除法计算的准确性。
 

王哲老师:

      致德专职教师。北大数学院,课堂活跃,节奏轻快,带领同学们逐个击破奥数学习当中的难点要点。