Предпросмотр материала:
Управление образования и молодежной политики администрации города Рязани
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Школа № 51 «Центр образования»
Исследовательская работа по математике на тему:
«Арифметика остатков»
Выполнили:
Гордиенко Екатерина
Панкратова Олеся
ученицы 7Г класса
Проверила:
Милкина Елена
Николаевна
учитель математики.
Рязань 2019г
Содержание:
1. Введение.
2. Цели и задачи исследовательской работы.
3. Теоретическая часть
1. Определение сравнения по модулю и классы вычетов.
2. Свойства сравнений по модулю.
4. Применение знаний при решении задач.
5. Вывод.
Введение.
Участвуя в олимпиаде по математике, мы столкнулись с тем, что существуют задачи, основанные на принципах деления с остатком целых чисел на натуральные. Используя знания, полученные на уроке, эти задачи решаются довольно сложно. Мы решили изучить другие методы решения таких задач.
Цель:
Изучить принципы сравнений по модулю и методы решения олимпиадных задач.
Объект исследования: Сравнения по модулю и классы вычетов.
Предмет исследования: Методы и приемы решения олимпиадных задач при помощи арифметики остатков.
Задачи:
1. Найти информацию по интересующей теме.
2. Изучить теоретический материал по теме.
3. Подобрать и решить несколько наиболее часто встречающихся задач.
4. Сделать вывод.
Первым рассматривать натуральные числа с точки зрения их остатков при делении на какое-либо число был Карл Фридрих Гаусс. Он ввел понятия, символьные обозначения и в 1801 году выпустил свою книгу «Арифметические исследования», в которой изложил всю теорию сравнений, которая сейчас является важнейшим разделом теории чисел.
Рассмотрим любое число m, тогда множество всех целых чисел разделится на m групп (классы вычетов). Класс вычетов состоит из всех чисел, которые при делении на m дают одинаковый остаток. Все числа из одного класса вычетов сравнимы друг с другом по модулю m. Пишется так:
a ≡ b (mod m)
А также разность любых двух чисел из одного класса вычетов делится нацело на m.
Пишется так:
( а -b ) ⁝ m
Рассмотрим некоторые свойства сравнений:
1. Если a≡b(mod m) и b≡c(mod m), то a ≡ c(mod m).
2. Если a≡b(mod m) и c≡d(mod m), то a+c ≡ b+d(mod m) и a-c ≡ b-d(mod m).
3. Если a≡b(mod m) и c≡d(mod m), то a·c≡b·d(mod m).
4. Если a≡b(mod m) и z-целое число, то a·z≡b·z(mod m).
5. Если a≡b(mod m) и n - натуральное число, то a
≡
(mod m).
Эти свойства позволяют нам решать многие задачи на делимость.
А теперь изучим некоторые задачи, которые легко можно решить при помощи сравнений и свойств сравнений.
1. При каких натуральных n значение выражение
делится на 2 без остатка?
Решение:
Если значение выражения
делится
на 2 без остатка, значит оно находится в одной группе вычетов с цифрой 0, так
как 0 тоже делится без остатка на 2. Тогда перейдем на язык сравнений:
≡ 0 (mod 2), применив свойство 2, получим
≡ 0
(mod 2), а приметив свойство 5 (Если a≡b(mod m) и
n - натуральное число, то a
≡
(mod m).), получим, что
n ≡ 0 (mod 2), следовательно, n находится в одной группе вычетов с цифрой 0 по модулю 2, а значит, при делении на 2 дает в остатке 0,
получаем n- четное число,
Следовательно, выражение
делится
нацело на 2, при условии, что
n - четное число.
2. Докажите, что
делится без остатка на a-b,
при любом натуральном n.
Решение: Переведем задачу на язык сравнений. Необходимо доказать, что
≡ 0 (mod а - b).
Начнем решение с известного для нас факта, что а - b ⁝ а - b, следовательно a ≡ b (mod а - b), затем используем 5 свойство сравнений ( Если a≡b(mod m) и
n - натуральное число, то a
≡
(mod m)), получим
≡
(mod а - b), для любого натурального числа n.
Прибавим к левой и правой части сравнения -
согласно 2 свойству сравнений мы можем это сделать,
получим:
≡
-
(mod а - b), тогда
≡ 0 (mod а - b)
Что и требовалось доказать.
3. Найти последнюю цифру числа
.
Последняя цифра этой степени — это будет остаток от деления её на 10.
Значит перейдем на язык сравнения по модулю 10. Так как мы пока не
знаем каким будет остаток при делении при делении на 10, обозначим его - х.
Наша задача теперь звучит так: «найти с какой цифрой будет сравнима степень
по модулю 10»
≡ х (mod 10)
Мы решили, что самым хорошим вариантом для нас будет если мы найдем
некоторую степень числа 17, сравнимую с единицей, тогда используем 5 свойство
степени, и можем получить, что данная степень может быть сравнима с 1 по модулю
10. Найдем квадрат числа 17. Получаем
= 289. Нам повезло, так как квадрат числа 17 оканчивается на 9, и
теперь мы точно знаем что четвертая степень числа 17 оканчивается на 1. Так как
9*9=81. Следовательно
при
делении на 10 дает в остатке 1. А значит
сравним с 1 по модулю 10.
≡ 1 (mod 10)
Так как 2132 = 4·533 , то воспользуемся 5 свойством, возведем сравнение в 533 степень, получим
≡
(mod 10), следовательно,
≡ 1 (mod 10).
Получили, что при делении на 10 число
остаток будет равен 1, а это значит, что последняя
цифра у данного числа равна 1.
4.
Докажите что выражение
·
делится нацело на 17.
Так как задача на делимость - снова воспользуемся языком сравнений.
Сначала воспользуемся свойствами степени и произведем известные преобразования данного выражения:
·
=
·
+
·
·
=
·8+
· 9 =
·8+
· 9.
Рассмотрим данное выражение с точки зрения сравнимости по модулю 17, так как по условию задачи, нам необходимо доказать делимость именно на число 17.
Возьмем например число 32, оно сравнимо с числом -2 по модулю 17, так как по определению 32-(-2) = 34, то есть делится нацело на 17.
Получаем: 32 ≡ -2 (mod 17), аналогично число 15 ≡ -2 (mod 17), тогда заменим 32 и 15 на сравнимые по модулю 17 цифры -2. Получим выражение:
·8+
· 9
, вынесем за скобку общий множитель (
), тогда выражение будет иметь вид:
( 8+9)=
· 17.
Получили, что первоначальное выражение сравнимо по модулю 17 с
выражением
· 17,
а это значит что они находятся в одном классе вычетов и имеют одинаковый
остаток при делении на 17. А так как выражение
· 17 делится нацело на 17, следовательно остаток при
делении на 17 равен 0, а значит и первоначальное выражение при делении на 17
будет иметь остаток равный 0.
Вывод: Знания полученные при изучении теории сравнений нам пригодятся при решении задач на делимость. Цель проекта достигнута, при решении задач на делимость или нахождение остатков при делении, мы можем воспользоваться методами и приемами теории сравнений.
Литература:
Виленкин Н.Я. Сравнения и классы вычетов // Квант – 1978.
Галкин Е.В. Нестандартные задачи по математике. – Челябинск : Взгляд, 2005.
Дэвенпорт Г. Высшая арифметика. Введение в теорию чисел. – М. : Наука, 1965.
Управление образования и молодежной политики администрации города Рязани
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Школа № 51 «Центр образования»
Исследовательская работа по математике на тему:
«Арифметика остатков»
Выполнили:
Гордиенко Екатерина
Панкратова Олеся
ученицы 7Г класса
Проверила:
Милкина Елена
Николаевна
учитель математики.
Рязань 2019г
Содержание:
1. Введение.
2. Цели и задачи исследовательской работы.
3. Теоретическая часть
1. Определение сравнения по модулю и классы вычетов.
2. Свойства сравнений по модулю.
4. Применение знаний при решении задач.
5. Вывод.
Введение.
Участвуя в олимпиаде по математике, мы столкнулись с тем, что существуют задачи, основанные на принципах деления с остатком целых чисел на натуральные. Используя знания, полученные на уроке, эти задачи решаются довольно сложно. Мы решили изучить другие методы решения таких задач.
Цель:
Изучить принципы сравнений по модулю и методы решения олимпиадных задач.
Объект исследования: Сравнения по модулю и классы вычетов.
Предмет исследования: Методы и приемы решения олимпиадных задач при помощи арифметики остатков.
Задачи:
1. Найти информацию по интересующей теме.
2. Изучить теоретический материал по теме.
3. Подобрать и решить несколько наиболее часто встречающихся задач.
4. Сделать вывод.
Первым рассматривать натуральные числа с точки зрения их остатков при делении на какое-либо число был Карл Фридрих Гаусс. Он ввел понятия, символьные обозначения и в 1801 году выпустил свою книгу «Арифметические исследования», в которой изложил всю теорию сравнений, которая сейчас является важнейшим разделом теории чисел.
Рассмотрим любое число m, тогда множество всех целых чисел разделится на m групп (классы вычетов). Класс вычетов состоит из всех чисел, которые при делении на m дают одинаковый остаток. Все числа из одного класса вычетов сравнимы друг с другом по модулю m. Пишется так:
a ≡ b (mod m)
А также разность любых двух чисел из одного класса вычетов делится нацело на m.
Пишется так:
( а -b ) ⁝ m
Рассмотрим некоторые свойства сравнений:
1. Если a≡b(mod m) и b≡c(mod m), то a ≡ c(mod m).
2. Если a≡b(mod m) и c≡d(mod m), то a+c ≡ b+d(mod m) и a-c ≡ b-d(mod m).
3. Если a≡b(mod m) и c≡d(mod m), то ac≡bd(mod m).
4. Если a≡b(mod m) и z-целое число, то az≡bz(mod m).
5. Если a≡b(mod m) и n - натуральное число, то a≡(mod m).
Эти свойства позволяют нам решать многие задачи на делимость.
А теперь изучим некоторые задачи, которые легко можно решить при помощи сравнений и свойств сравнений.
1. При каких натуральных n значение выражение делится на 2 без остатка?
Решение:
Если значение выражения делится на 2 без остатка, значит оно находится в одной группе вычетов с цифрой 0, так как 0 тоже делится без остатка на 2. Тогда перейдем на язык сравнений:
≡ 0 (mod 2), применив свойство 2, получим
≡ 0 (mod 2), а приметив свойство 5 (Если a≡b(mod m) и n - натуральное число, то a≡(mod m).), получим, что
n ≡ 0 (mod 2), следовательно, n находится в одной группе вычетов с цифрой 0 по модулю 2, а значит, при делении на 2 дает в остатке 0,
получаем n- четное число,
Следовательно, выражение делится нацело на 2, при условии, что
n - четное число.
2. Докажите, что делится без остатка на a-b, при любом натуральном n.
Решение: Переведем задачу на язык сравнений. Необходимо доказать, что≡ 0 (mod а - b).
Начнем решение с известного для нас факта, что а - b ⁝ а - b, следовательно a ≡ b (mod а - b), затем используем 5 свойство сравнений ( Если a≡b(mod m) и n - натуральное число, то a≡(mod m)), получим≡(mod а - b), для любого натурального числа n.
Прибавим к левой и правой части сравнения -согласно 2 свойству сравнений мы можем это сделать, получим: ≡-(mod а - b), тогда
≡ 0 (mod а - b)
Что и требовалось доказать.
3. Найти последнюю цифру числа .
Последняя цифра этой степени — это будет остаток от деления её на 10.
Значит перейдем на язык сравнения по модулю 10. Так как мы пока не знаем каким будет остаток при делении при делении на 10, обозначим его -х. Наша задача теперь звучит так: «найти с какой цифрой будет сравнима степень по модулю 10»
≡ х (mod 10)
Мы решили, что самым хорошим вариантом для нас будет если мы найдем некоторую степень числа 17, сравнимую с единицей, тогда используем 5 свойство степени, и можем получить, что данная степень может быть сравнима с 1 по модулю 10.Найдем квадрат числа 17. Получаем = 289. Нам повезло, так как квадрат числа 17 оканчивается на 9, и теперь мы точно знаем что четвертая степень числа 17 оканчивается на 1. Так как 9*9=81. Следовательно при делении на 10 дает в остатке 1. А значит сравним с 1 по модулю 10.
≡ 1 (mod 10)
Так как 2132 = 4533 , то воспользуемся5 свойством, возведем сравнение в 533 степень, получим
≡(mod 10), следовательно,
≡ 1 (mod 10).
Получили, что при делении на 10 число остаток будет равен 1, а это значит, что последняя цифра у данного числа равна 1.
Так как задача на делимость - снова воспользуемся языком сравнений.
Сначала воспользуемся свойствами степени и произведем известные преобразования данного выражения:
= += 8+ 9 = 8+ 9.
Рассмотрим данное выражение с точки зрения сравнимости по модулю 17, так как по условию задачи, нам необходимо доказать делимость именно на число 17.
Возьмем например число 32, оно сравнимо с числом -2 по модулю 17, так как по определению 32-(-2) = 34, то есть делится нацело на 17.
Получаем: 32 ≡ -2 (mod 17), аналогично число 15 ≡ -2 (mod 17), тогда заменим 32 и 15 на сравнимые по модулю 17 цифры -2. Получим выражение:
8+ 9 , вынесем за скобку общий множитель (), тогда выражение будет иметь вид: ( 8+9)= 17.
Получили, что первоначальное выражение сравнимо по модулю 17 с выражением 17, а это значит что они находятся в одном классе вычетов и имеют одинаковый остаток при делении на 17. А так как выражение 17 делится нацело на 17, следовательно остаток при делении на 17 равен 0, а значит и первоначальное выражение при делении на 17 будет иметь остаток равный 0.
Вывод: Знания полученные при изучении теории сравнений нам пригодятся при решении задач на делимость. Цель проекта достигнута, при решении задач на делимость или нахождение остатков при делении, мы можем воспользоваться методами и приемами теории сравнений.
Литература:
Виленкин Н.Я. Сравнения и классы вычетов // Квант – 1978.
Галкин Е.В. Нестандартные задачи по математике. – Челябинск : Взгляд, 2005.
Дэвенпорт Г. Высшая арифметика. Введение в теорию чисел. – М. : Наука, 1965.
Управление образования и молодежной политики администрации города Рязани
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Школа № 51 «Центр образования»
Исследовательская работа по математике на тему:
«Арифметика остатков»
Выполнили:
Гордиенко Екатерина
Панкратова Олеся
ученицы 7Г класса
Проверила:
Милкина Елена
Николаевна
учитель математики.
Рязань 2019г
Содержание:
1. Введение.
2. Цели и задачи исследовательской работы.
3. Теоретическая часть
1. Определение сравнения по модулю и классы вычетов.
2. Свойства сравнений по модулю.
4. Применение знаний при решении задач.
5. Вывод.
Введение.
Участвуя в олимпиаде по математике, мы столкнулись с тем, что существуют задачи, основанные на принципах деления с остатком целых чисел на натуральные. Используя знания, полученные на уроке, эти задачи решаются довольно сложно. Мы решили изучить другие методы решения таких задач.
Цель:
Изучить принципы сравнений по модулю и методы решения олимпиадных задач.
Объект исследования: Сравнения по модулю и классы вычетов.
Предмет исследования: Методы и приемы решения олимпиадных задач при помощи арифметики остатков.
Задачи:
1. Найти информацию по интересующей теме.
2. Изучить теоретический материал по теме.
3. Подобрать и решить несколько наиболее часто встречающихся задач.
4. Сделать вывод.
Первым рассматривать натуральные числа с точки зрения их остатков при делении на какое-либо число был Карл Фридрих Гаусс. Он ввел понятия, символьные обозначения и в 1801 году выпустил свою книгу «Арифметические исследования», в которой изложил всю теорию сравнений, которая сейчас является важнейшим разделом теории чисел.
Рассмотрим любое число m, тогда множество всех целых чисел разделится на m групп (классы вычетов). Класс вычетов состоит из всех чисел, которые при делении на m дают одинаковый остаток. Все числа из одного класса вычетов сравнимы друг с другом по модулю m. Пишется так:
a ≡ b (mod m)
А также разность любых двух чисел из одного класса вычетов делится нацело на m.
Пишется так:
( а -b ) ⁝ m
Рассмотрим некоторые свойства сравнений:
1. Если a≡b(mod m) и b≡c(mod m), то a ≡ c(mod m).
2. Если a≡b(mod m) и c≡d(mod m), то a+c ≡ b+d(mod m) и a-c ≡ b-d(mod m).
3. Если a≡b(mod m) и c≡d(mod m), то ac≡bd(mod m).
4. Если a≡b(mod m) и z-целое число, то az≡bz(mod m).
5. Если a≡b(mod m) и n - натуральное число, то a≡(mod m).
Эти свойства позволяют нам решать многие задачи на делимость.
А теперь изучим некоторые задачи, которые легко можно решить при помощи сравнений и свойств сравнений.
1. При каких натуральных n значение выражение делится на 2 без остатка?
Решение:
Если значение выражения делится на 2 без остатка, значит оно находится в одной группе вычетов с цифрой 0, так как 0 тоже делится без остатка на 2. Тогда перейдем на язык сравнений:
≡ 0 (mod 2), применив свойство 2, получим
≡ 0 (mod 2), а приметив свойство 5 (Если a≡b(mod m) и n - натуральное число, то a≡(mod m).), получим, что
n ≡ 0 (mod 2), следовательно, n находится в одной группе вычетов с цифрой 0 по модулю 2, а значит, при делении на 2 дает в остатке 0,
получаем n- четное число,
Следовательно, выражение делится нацело на 2, при условии, что
n - четное число.
2. Докажите, что делится без остатка на a-b, при любом натуральном n.
Решение: Переведем задачу на язык сравнений. Необходимо доказать, что≡ 0 (mod а - b).
Начнем решение с известного для нас факта, что а - b ⁝ а - b, следовательно a ≡ b (mod а - b), затем используем 5 свойство сравнений ( Если a≡b(mod m) и n - натуральное число, то a≡(mod m)), получим≡(mod а - b), для любого натурального числа n.
Прибавим к левой и правой части сравнения -согласно 2 свойству сравнений мы можем это сделать, получим: ≡-(mod а - b), тогда
≡ 0 (mod а - b)
Что и требовалось доказать.
3. Найти последнюю цифру числа .
Последняя цифра этой степени — это будет остаток от деления её на 10.
Значит перейдем на язык сравнения по модулю 10. Так как мы пока не знаем каким будет остаток при делении при делении на 10, обозначим его -х. Наша задача теперь звучит так: «найти с какой цифрой будет сравнима степень по модулю 10»
≡ х (mod 10)
Мы решили, что самым хорошим вариантом для нас будет если мы найдем некоторую степень числа 17, сравнимую с единицей, тогда используем 5 свойство степени, и можем получить, что данная степень может быть сравнима с 1 по модулю 10.Найдем квадрат числа 17. Получаем = 289. Нам повезло, так как квадрат числа 17 оканчивается на 9, и теперь мы точно знаем что четвертая степень числа 17 оканчивается на 1. Так как 9*9=81. Следовательно при делении на 10 дает в остатке 1. А значит сравним с 1 по модулю 10.
≡ 1 (mod 10)
Так как 2132 = 4533 , то воспользуемся5 свойством, возведем сравнение в 533 степень, получим
≡(mod 10), следовательно,
≡ 1 (mod 10).
Получили, что при делении на 10 число остаток будет равен 1, а это значит, что последняя цифра у данного числа равна 1.
Так как задача на делимость - снова воспользуемся языком сравнений.
Сначала воспользуемся свойствами степени и произведем известные преобразования данного выражения:
= += 8+ 9 = 8+ 9.
Рассмотрим данное выражение с точки зрения сравнимости по модулю 17, так как по условию задачи, нам необходимо доказать делимость именно на число 17.
Возьмем например число 32, оно сравнимо с числом -2 по модулю 17, так как по определению 32-(-2) = 34, то есть делится нацело на 17.
Получаем: 32 ≡ -2 (mod 17), аналогично число 15 ≡ -2 (mod 17), тогда заменим 32 и 15 на сравнимые по модулю 17 цифры -2. Получим выражение:
8+ 9 , вынесем за скобку общий множитель (), тогда выражение будет иметь вид: ( 8+9)= 17.
Получили, что первоначальное выражение сравнимо по модулю 17 с выражением 17, а это значит что они находятся в одном классе вычетов и имеют одинаковый остаток при делении на 17. А так как выражение 17 делится нацело на 17, следовательно остаток при делении на 17 равен 0, а значит и первоначальное выражение при делении на 17 будет иметь остаток равный 0.
Вывод: Знания полученные при изучении теории сравнений нам пригодятся при решении задач на делимость. Цель проекта достигнута, при решении задач на делимость или нахождение остатков при делении, мы можем воспользоваться методами и приемами теории сравнений.
Литература:
Виленкин Н.Я. Сравнения и классы вычетов // Квант – 1978.
Галкин Е.В. Нестандартные задачи по математике. – Челябинск : Взгляд, 2005.
Дэвенпорт Г. Высшая арифметика. Введение в теорию чисел. – М. : Наука, 1965.
Профессия: Учитель математики и информатики
Профессия: Учитель математики
В каталоге 7 450 курсов по разным направлениям
Учебник: «Математика (базовый уровень) », Мордкович А.Г., Смирнова И.М.
Тема: Глава 2. Показательная и логарифмическая функции
Учебник: «Алгебра и начала математического анализа. Базовый и углубленный уровни», Алимов А.Ш., Колягин Ю.М. и др.
Тема: Приложение
Учебник: «Алгебра и начала математического анализа. Базовый и углубленный уровни», Алимов А.Ш., Колягин Ю.М. и др.
Учебник: «Алгебра и начала математического анализа. Базовый и углубленный уровни», Алимов А.Ш., Колягин Ю.М. и др.
Учебник: «Алгебра и начала математического анализа. Базовый и углубленный уровни», Алимов А.Ш., Колягин Ю.М. и др.
Учебник: «Алгебра», Дорофеев Г.В., Суворова С.Б., Бунимович Е.А. и др.
Тема: 5.5. Линейная функция
Учебник: «Алгебра», Никольский С.М., Потапов М.К., Решетников Н.Н. и др.
Тема: ГЛАВА 5. Элементы приближённых вычислений, статистики, комбинаторики и теории вероятностей
Учебник: «Алгебра и начала математического анализа. Базовый и углубленный уровни», Алимов А.Ш., Колягин Ю.М. и др.
Тема: Глава 12. Элементы теории вероятностей