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入試レベルにチャレンジ \(\small{ \ n \}\)を自然数とするとき\(\small{ \ 3^{4n+2}+5^{2n+1} \}\)は\(\small{ \ 14 \}\)で割り切れることを示せ。 \(\small{ \ 3^2 \equiv -5 \pmod {14} \}\) \(\small{ \ 3^{4n+2} \equiv \left(3^2\right)^{2n+1} \equiv(-5)^{2n+1} \pmod {14} \}\) よって\(\small{ \ 3^{4n+2}+5^{2n+1} \}\)は\(\small{ \ 14 \}\)で割り切れる 今回は合同式を使って証明したけど、すでに数列を勉強した受験生は数学的帰納法でも証明できないとダメだよ。忘れている人は復習しておこう。 ▼あわせてCHECK▼ (別ウィンドウで開きます) この記事が気に入ったら いいね! しよう 整数の性質 余りによる分類, 合同式 この記事を書いた人 最新記事 リンス 名前:リンス 職業:塾講師/家庭教師 性別:男 趣味:料理・問題研究 好物:ビール・BBQ Copyright© 高校数学, 2021 All Rights Reserved.
No. 5 ベストアンサー 回答者: lazydog1 回答日時: 2014/03/13 07:25 >高校数学A、整数の性質の分野です。 扱う数を整数に限っている場合は、ちょっと注意が必要なんです。ある意味、数学に理由を求めるのではなく、数学でのお約束みたいな感じもします。ですので、数学的にスッキリしたいと思うと、うまく行かないかもしれません。そういうお約束、ということで妥協するしかなさそうな気がします。 さて、式に使う数も答えも、全て整数に限るとします。整数同士を足算したら、答は必ず整数です。整数同士を引算しても、答は必ず整数です(自然数だと、マイナスの数が出るケースがあるので、答は自然数とは限らない)。 割算だけは、整数同士の割算でも(ただし割る数に0は定義上、ないです)、答は整数になるとは限りません。小数や分数にせざるを得ない場合も、多々あるわけですね。 そのため、答も含めて整数だけの四則演算を考えるときは、割算の答を商と余りの2種類を用います。 例えば、7÷3=7/3=2と1/3、と帯分数に書くとします。整数部分の2はいいとして、分数部分の1/3は小数点以下に対応します(0. 333…)。小数点以下がある数は整数ではありません。 そこで、整数だけで考えるために、まず整数部分の2を商とします。そして、分数部分の1/3は、分子の1だけを取り出して、それを余りとします。注意点は、分数として約分できる場合でも、約分はしないことです。例えば、14÷6=2と2/6ですが、これを約分して2と1/3とするのではなく、2/6の分子を使って、余り2とします。 整数だけで計算するときは、そういうお約束なんですね。ですので、 >★よって、7^50を6で割った余りは1^50すなわち1を6で割った余りに等しい。 は確かに、 >商が6分の一になるだろうとも思ってしまいました。 なのですが、1を6で割った答の6分の一(1/6)の分子だけを取り出して、余り1とするわけです(なお、整数部分が0の帯分数と考えて、商は0とします)。
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合同式の和 a ≡ b, c ≡ d a\equiv b, c\equiv d のとき, a + c ≡ b + d a+c\equiv b+d が成立します。つまり, 合同式は辺々足し算できます。 例えば, m o d 3 \mathrm{mod}\:3 では 8 ≡ 2 8\equiv 2 , 7 ≡ 4 7\equiv 4 なので,辺々足し算して 15 ≡ 6 15\equiv 6 が成立します。 2. 合同式の差 のとき, a − c ≡ b − d a-c\equiv b-d が成立します。つまり, 合同式は辺々引き算できます。 3. 合同式の積 のとき, a c ≡ b d ac\equiv bd が成立します。つまり, 合同式は辺々かけ算できます。 特に, a c ≡ b c ac\equiv bc です。 4. 割り算の余りの性質. 合同式の商 a b ≡ a c ab\equiv ac で, a a と n n が互いに素なら b ≡ c b\equiv c が成立します。合同式の両辺を a a で割って良いのは, a a n n が互いに素である場合のみです。 合同式において,足し算,引き算,かけ算は普通の等式と同様に行ってOKですが,割り算は が互いに素という条件がつきます(超重要)。 証明は 互いに素の意味と関連する三つの定理 の定理2を参照して下さい。 5. 合同式のべき乗 a ≡ b a\equiv b のとき, a k ≡ b k a^k\equiv b^k 例 1 5 10 15^{10} を で割った余りを求めたい! しかし, 1 5 10 15^{10} を計算するのは大変。そこで 15 ≡ − 1 ( m o d 4) 15\equiv -1\pmod{4} なので,合同式の上の性質を使うと 1 5 10 ≡ ( − 1) 10 = 1 15^{10}\equiv (-1)^{10}=1 と簡単に求まる。 合同式の性質5の証明は,二項定理を用いてもよいですし, a n − b n a^n-b^n の因数分解により証明することもできます。 →因数分解公式(n乗の差,和) 6.
割り算に関する式は「割られる数 = 割る数 × 商 + 余り」の形で表すということは必ず覚えておきましょう。 また上式の右辺を用いて、余りによる分類を行うことができるという点についても整数問題を解くうえで重要な知識となりますので、身につけておくようにしましょう。 【基礎】整数の性質のまとめ