第5章解答題 37題

2023-02-02 10:06:06 字數 2967 閱讀 2321

第五章二次同余式與平方剩餘

解答題1、設是兩個不同的奇素數,且,證明:。

證明:由知同為或同為,當同為時,有,當同為時,有。

當時,則,令,為奇數,於是有, 若,;

當時,若,,故有;類似地,

當時,令,為奇數,於是;當時,

2、設是奇素數,,證明

解:由定理,有

3、設,,,,求證:,,

證明:由已知:,,,

4、已知563是素數,判定方程是否有解

解:利用已有的定理,有

5、判斷方程有沒有解。

解:由定理2,因為

方程有解。

6、求的平方剩餘與非平方剩餘.

解:因為,所以平方剩餘與非平方剩餘各有個.

又因為所以是素數的5個平方剩餘,其他的8個數,是素數11的平方非剩餘.

7、利用課本尤拉判別條件來判斷

3是不是模17的二次剩餘

7是不是模29的二次剩餘

解:由知,3是模17的

二次非剩餘。

由知,7是模29的二次剩餘。

8、設,計算

解:因為故

因為再利用二次互反定律和前面講到的有關性質,有

故是模的二次非剩餘

9、決定所有的奇素數,使為模的二次剩餘,同時決定所有的奇素數,使為模的二次非剩餘

解:首先,由二次互反定律,我們有

當形的素數時,

當形的素數時,

當形的素數時,

當形的素數時,

故當時,為模的二次剩餘,當時為模的二次非剩餘。

10、設與是正奇數,求與的關係。

解我們有

11、判斷同余式是否有解

解: 已知為素數,且。故知, 又因為

故,因而原式同余式無解。

12、設是奇素數,是整數,則

(ⅰ) ;

(ⅱ) 若,則;

(ⅲ) ;

(ⅳ) 對任意的整數有

。證明結論(ⅰ)與(ⅱ)容易由定義2及定理1得到。

為了證明結論(ⅲ),只需證明其中的第二個等式。由結論(ⅰ),有

,其中同余式兩端都只能取值 1或 1,因此,結論(ⅲ)的第二個等式成立。

最後,由結論(ⅰ),有

由於上式首端與末端都是只取值 1,0或1的整數,所以它們必相等。結論(ⅳ)得證。證畢。

13、已知是素數,判定方程是否有解。

解:利用已有的定理,有

故方程有解。

14、同餘方程有多少個解?

解:因故無解

15、證明:若,則

證明:因為,所以,所以同奇同偶,故而。所以,即。

16、若是素數,則。

證:為整數

位奇素數

則有下面證

而又為奇素數

17、判斷方程是否有解。

解: 令,則原式為

無解,則原式也無解

18、判斷下列結論是否成立,錯誤的舉出反例。

(1) 若成立,則。

不成立,如,而不成立。

(2)若成立,則或者至少有乙個成立。

不成立,,而不成立。

(3)若,則。

不成立,,而不成立。

19、設為奇數,證明:

證明: 當時,則,令,為奇數,於是有,

若,; 當時,若,故有;類似地,當時,令為奇數,於是;當時,

20、設是奇素數,證明:模的兩個二次剩餘的乘積是二次剩餘;兩個二次非剩餘的乘積是二次剩餘;乙個二次剩餘和乙個二次非剩餘的乘積是二次非剩餘。

證明:設為模的二次剩餘,為模的二次非剩餘則

模的兩個二次剩餘的乘積是二次剩餘

模的兩個二次非剩餘的乘積是二次剩餘

模的乙個二次剩餘與乙個二次非剩餘的乘積是二次非剩餘

原命題得以證明

21、判斷是否有解,若有解,解數是多少?

解:因為而不整除由定理五可知

故該方程無解

22、已知與是素數,判定方程

;是否有解。

解: 因為,原同餘方程有解; ,原同餘方程有解。

23、求,其中563是素數.

解把看成jacobi符號,我們有

即429是563的平方剩餘

24、設素數,證明是同餘方程

的解。證明:由尤拉判別法知

兩邊乘得

由此知的解是

25、求出模7的平方剩餘和非平方剩餘?

解:設是模7的平方剩餘,顯然有

可知顯然

所以模7的平方剩餘為,非平方剩餘

26、判斷方程有沒有解。

解:可知

所以方程無解。

27、判斷方程有沒有解.

解:由定理2,

又方程有解

28、為何為奇素數時,-1是它的平方剩餘?

解:由得

29、判斷方程有沒有解。

解:模的簡化系中,二次剩餘與二次非剩餘的個數都是,且模的每個二次剩餘與且僅與數列中的乙個數同,於又

所以方程有解

30、判斷方程有沒有解,

解:由定理2,

方程有解

31、設奇素數為型,且,證明:.

證明:設,為正奇數,,當時,型,,當時,,所以.

32、 解同餘方程

解:因而無解

故也無解

33、試證同餘方程有解的必要充分條件是奇質數是的形狀,並利用威爾生定理證明它的解是.

解:時, 再於是

34、求所有的素數,使得下面的方程有解:

。解: 由推出,由此得,即

,解之得

35、同餘方程有解的充要條件是

1 證明:必要性:

有解充分性:由得有解

而的乙個解為

有解36、證明:對於任意的奇素數,總存在整數,使得

證明:當時,同餘方程有解,即,從而;

當時, 同餘方程有解,即,從而;

當時,同餘方程有解,即,從而

37、證明:對於任意給定的正整數,比存在,使得同餘方程的解集

令是不同的奇素數,

由的解集

故,當充分大時,必有

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