2024-10-14

Talteori

Diofantiska ekvationer

Från: Sats 5.25

Om sgd(a,b)=1 har den diofantiska ekvationen

ax+by=c

Den allmänna lösningen kan skrivas som:

(x,y)=(cubn,cv+an),nZ

där u,vZ är sådanna att au+bv=1

Exempel

Lös 45x+21y=72

sgd(45,21)=3

Finns lösningar? 372Ja

Förkorta med 3:

15x+7y=24

sgd(15,7)=1använd satsen ovan
Betrakta 15x+7y=1

En lösning: x=1,y=2:151+7(2)=1514=1

Enligt satsen: Allmänna lösningen till (**) ges av:

(x,y)=(2417n,24(2)+15n),nZ

Vilket ger oss lösningen:

(x,y)=(247n,48+15n),nZ

Primtal

Ett heltal p2 kallas ett primtal om

aZ+:ap(a=1a=p)

Ett heltal n som ej är ett primtal kallas ett sammansatt tal.

Sats 5.28

a,bZ så att sgd(a,b)=1.
Tag cZ. Då gäller abcac.

Bevis:
sgd(a,b)=1x,yZ så att

ax+by=1

Multiplicera med c:

acx+bcy=c

Gäller att aacx. Eftersom abc gäller abcy.

a(acx+bcy),d.v.s.ac
Sats 5.30

Tag p primtal, a,bZ.

Om pab gäller pa eller pb.

Bevis:
Det måste gälla att pa eller pa.
Om pa: inget mer att visa.
Antag därför pa.
pa,p är ett primtalsgd(a,p)=1

Sats 5.28 pb

Sats 5.31

Om p ett primtal och a1,a2,,anZ
är sådanna att pi=1nai
då gäller att pak för minst ett index k[1,n]

Sats 5.33 (Arkimedes fundamentalsats)

Varje zZ+,z>1, kan skrivas som en produkt av primtal, faktoriseringen är unik upp till ordningen av faktorerna.

Kongruensräkning

Börjar med en fråga: *Om idag (14/10) är en måndag, vilken veckodag är det om:

4 dagar? — Fredag — 4=70+4
12 dagar? — Lördag — 12=71+5
108 dagar? — Torsdag — 108=715+3

Tricket är att veckodagarna är i cykler av 7 dagar.

Det vi gör är resträkning modulo 7 eller kongruensräkning modulo 7.

Definition

Betrakta alla heltal a med samma rest vid division med nZ+ som "lika".

Formellt:
Låt nZ+: Vi definierar en relation " modulo n" (kongruens modulo n) genom att säga ab mod n om nab.

Notation

ab mod n

eller

ab(n)

Egenskaper

Sats

Kongruens modulo n är en ekvivalensrelationZ.

Reflexiv

aa mod nnaan0 Sant för alla n

Symmetrisk

Tag a,bZ

ab mod nnabn(ab)nbaba mod n

V.S.V.

Transitiv

Tag a,b,cZ

ab mod nbc mod n
nab,nbc
n(ab)+(bc) d.v.s. nac V.S.V.

Ekvivalensklasser

För aZ,bZ+ finns unika q,r så att

a=qb+r,0rb1

varje heltal a är kongruent med b med en unik rest r.

Välj b som n:

a=qn+r,0rn1
ekvivalensklasserna för " mod n" ges av [0],[1],,[n1] där [0] är representerar heltal k sådana att k=ln, för något lZ.

Exempelvis är [1] alla heltal k så att k=ln+1 för något lZ.

Operationer på kongruens

Sats 5.38

Välj nZ+

Antag att ac mod n, bd mod n

Då gäller:

  1. a+bc+d mod n
  2. abcd mod n
  3. abcd mod n

Operationer på ekvivalensklasser

[a]+[b]=[a+b]
[a][b]=[ab]
[a][b]=[ab]

Exempel

[1]={0,1,2,}
[2]={0,2,4,}

[1]+[1]={0+0,1+1,2+2,}={0,2,4,}=[2]