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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