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课程刷题地址 2020BIT冬训-简单数论 Password: easyshulun
本篇博文为看视频学习时的记录与自己的一些总结
简单数论
比较难,之后完善
¶整除
a % b == 0
一般被我们写作 $b \mid a$
有若干性质:
- 若 $a \mid b$,可知 $-a \mid b$,$a \ \mid-b$,$\left\vert a \right\vert \mid \left\vert b \right\vert$
- 若 $a \mid b$ 且 $b \mid c$,可知 $a \mid c$
- 若 $a \mid b$ 且 $a \mid c$,可知 $ a \mid (bx + cy) $,其中 $x$,$y$ 为任意整数
- 若 $a \mid b$,可知 $am \mid bm$,其中 $m$ 为非零整数
- 若 $a \mid b$,$b \mid a$,可知 $b=\pm a$,即 $\left\vert b \right\vert = \left\vert a \right\vert$
- 若 $a \mid bc$,且 $a$ 与 $c$ 互质,则 $a \mid b$
- 若 $a \mid b$,$a \mid c$,且 $b$ 与 $c$ 互质,则 $a \mid bc$
- 若 $a \mid b$,$c$ 为任意整数,则 $b \mid ac$
- 对任意整数 $a$,$b > 0$,存在唯一的数对 $q$,$r$,使 $a = bq + r$,其中 $0 \le r < b$,这个事实称为带余除法定理,是整除理论的基础
- 若 $c \mid a$,$c \mid b$,则称 $c$ 是 $a$,$b$ 的公因数。若 $d$ 是 $a$,$b$ 的公因数,$d \ge 0$,且 $d$ 可被 $a$,$b$ 的任意公因数整除,则 $d$ 是 $a$,$b$ 的最大公因数。若 $a$,$b$ 的最大公因数等于 $1$,则称 $a$,$b$ 互素,也称互质。累次利用带余除法可以求出 $a$,$b$ 的最大公因数,这种方法常称为辗转相除法。又称欧几里得算法。
¶模
当 a % b == c % b
,可以说 $a \equiv c \pmod{b}$
有很多优秀的性质
- 取模运算:$a % p (a \bmod p)$,表示 $a$ 除以 $p$ 的余数。
- 模 $p$ 加法:$(a + b) % p = (a % p + b % p) % p$
- 模 $p$ 减法:$(a - b) % p = (a % p - b % p) % p$
- 模 $p$ 乘法:$(a * b) % p = ((a % p) * (b % p)) % p$
- 幂模 $p$:$(a^b) % p = ((a % p)^b) % p$
- 模运算满足结合律、交换律和分配律。
- $a \equiv b \pmod{n}$ 表示 $a$ 和 $b$ 模 $n$ 同余,即 $a$ 和 $b$ 除以 $n$ 的余数相等。
同余的性质
- 反身性:$a \equiv a \pmod{m}$;
- 对称性:若 $a \equiv b \pmod{m}$,$b \equiv a \pmod{m}$;
- 传递性:若 $a \equiv b \pmod{m}$,$b \equiv c \pmod{m}$,则 $a \equiv c \pmod{m}$;
- 同余式相加:若 $a \equiv b \pmod{m}$,$c \equiv d \pmod{m}$,则 $a+c \equiv b+d \pmod{m}$;
- 同余式相乘:若 $a \equiv b \pmod{m}$,$c \equiv d \pmod{m}$,则 $a c \equiv b d \pmod{m}$。
¶一些常见定理
欧拉定理
$\gcd(a,n) = 1$,则 $a^{\phi(n)} \equiv 1 \pmod{n}$
费马小定理
$p$ 为质数,$\gcd(a,p) = 1$,$a^{(p-1)} \equiv 1 \pmod{p}$
卢卡斯定理
威尔逊定理
¶欧几里得定理
$\gcd(a,b) = \gcd(b,a%b)$
辗转相除,写递归
另外
$\operatorname{lcm}(m,n) * \gcd(a,b) == a*b$
Gcd=d, A=cd, B=ed, Lcm=ced, Lcm*Gcd=A*B
¶扩展欧几里得算法
- 欧几里得算法(辗转相除)
- 反向递推 ax + by = gcd(a,b) = d 的解
¶逆元
¶中国剩余定理
¶素数
¶欧拉函数
¶唯一分解定理
¶一些算法
- 唯一分解定理 $O(\phi(n))$
- 阶乘质因数分解
- Miller_Robin 素数检验 $O(s \log n)$
- Pollard-rho 大数因式分解 $O(\text{sqrt} 4(n))$
- mobius 反演
- 原根
¶扩充
-
哥德巴赫猜想
-
黎曼猜想