Olsztyn, Toruń, 2008 Podróże po Imperium Liczb 06 Podzielność w Zbiorze Liczb Całkowitych Andrzej Nowicki 1 Relacja podzielności 1.1 Potęgi i podzielność . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Liczby postaci nn + (n+1)n+1 i podzielność . . . 1.3 Funkcje liniowe i podzielność . . . . . . . . . . . . 1.4 Ciągi i podzielność . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5 Pewne cechy podzielności . . . . . . . . . . . . . . 1.6 Reszty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.7 Pary liczb całkowitych . . . . . . . . . . . . . . . . 1.8 Trójki liczb całkowitych . . . . . . . . . . . . . . . 1.9 Czwórki liczb całkowitych . . . . . . . . . . . . . . 1.10 Największy nieparzysty dzielnik . . . . . . . . . . 1.11 Różne fakty i zadania dotyczące podzielności liczb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 5 8 9 10 11 13 15 16 17 17 18 2 Nwd i nww 2.1 Własności nwd i nww . . . . . . . . 2.2 Nierówności z nwd i nww . . . . . . 2.3 Równania postaci (x,y)=d i [x,y]=w 2.4 Różne równania z nwd i nww . . . . 2.5 Algorytm Euklidesa . . . . . . . . . 2.6 Wyznaczniki z nwd i nww . . . . . . 2.7 Ciągi z nwd i nww . . . . . . . . . . 2.8 Szeregi z nwd i nww . . . . . . . . . 2.9 Różne fakty i zadania o nwd i nww . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 20 23 24 25 25 26 27 28 28 3 Liczby względnie pierwsze 3.1 Elementarne własności i przykłady . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Liczby względnie pierwsze oraz sumy, różnice i iloczyny . . . 3.3 Formy liniowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4 Liczby względnie pierwsze i ciągi arytmetyczne . . . . . . . . 3.5 Nieskończone ciągi liczb parami względnie pierwszych . . . . 3.6 Ciągi a1 +n, ..., as +n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.7 Istnienie lub nieistnienie pewnych liczb względnie pierwszych 3.8 Różne fakty i zadania o liczbach względnie pierwszych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 31 32 33 34 35 37 39 39 4 Kongruencje 4.1 Własności i przykłady kongruencji 4.2 Kongruencje liniowe . . . . . . . . 4.3 Twierdzenie chińskie o resztach . 4.4 Układy kongruencji liniowych . . 4.5 Kongruencje w algebrach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 41 42 42 45 46 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Kongruencje jednej zmiennej 5.1 Podstawowe pojęcia i fakty . . . . . . 5.2 Kongruencje o module złożonym . . . 5.3 Kongruencje z potęgą liczby pierwszej 5.4 Kongruencja x2 ≡ a (mod 2n ) . . . . 5.5 Kongruencja x3 ≡ a (mod 3n ) . . . . 5.6 Kongruencja x5 ≡ a (mod 5n ) . . . . 5.7 Kongruencja xp ≡ a (mod pn ) . . . . 5.8 Różne fakty dotyczące kongruencji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 47 48 49 51 53 54 54 56 6 Podzielność i wielomiany 6.1 Przykłady . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 Funkcje wielomianowe i podzielność . . . . . . . . . . 6.3 Pierwiastki wielomianów . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4 Istnienie pewnych wielomianów o danych wartościach 6.5 Wartości wielomianów i podzielność . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 57 58 59 60 61 7 Macierze o współczynnikach całkowitych 7.1 Liczby Dk (A) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2 Równoważność macierzy o współczynnikach całkowitych . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3 Postać kanoniczna macierzy o współczynnikach całkowitych . . . . . . . . . . . . . . . 63 63 65 67 8 Liniowe równania diofantyczne 8.1 Ogólne fakty o układach jednorodnych . . . . 8.2 Ogólne fakty o układach niejednorodnych . . . 8.3 Równanie ax + by = c. Rozwiązania całkowite 8.4 Równanie ax + by = c. Rozwiązania nieujmne 8.5 Równanie ax + by = c. Rozwiązania naturalne 8.6 Równanie ax + by +cz = d . . . . . . . . . . . 8.7 Układy równań liniowych trzech zmiennych . . 8.8 Równania liniowe n zmiennych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . w module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 71 73 75 76 78 80 82 83 9 Systemy numeracji 9.1 System numeracji o danej podstawie . . . . . . . . . . . . . 9.2 Systemy numeracji i liczby z kolejnymi rosnącymi cyframi . 9.3 Systemy numeracji i liczby z kolejnymi malejącymi cyframi 9.4 Systemy numeracji i liczby palindromiczne . . . . . . . . . 9.5 Uogólnione systemy pozycyjne . . . . . . . . . . . . . . . . 9.6 Uogólnione systemy pozycyjne z jednoznacznością rozkładu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 85 88 89 91 91 94 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Wydział Matematyki i Informatyki, Toruń Olsztyńska Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania, Olsztyn e-mail: [email protected] 2