ACM数论总结

http://blog.csdn.net/xieshimao/article/details/6425099

断断续续的学习数论已经有一段时间了,学得也很杂,现在进行一些简单的回顾和总结。

学过的东西不能忘啊。。。

1、本原勾股数:

概念:一个三元组(a,b,c),其中a,b,c没有公因数而且满足:a^2+b^2=c^2

首先,这种本原勾股数的个数是无限的,而且构造的条件满足:

a=s*t,b=(s^2-t^2)/2,c=(s^2+t^2)/2

其中s>t>=1是任意没有公因数的奇数!

由以上概念就可以导出任意一个本原勾股数组。

2、素数计数(素数定理)

令π(x)为1到x中素数的个数

19世纪最高的数论成就就是以下这个玩意儿:

lim(x->∞){π(x)/(x/ln(x))}=1

数论最高成就,最高成就!!!有木有!!!

3、哥德巴赫猜想(1+1)

一个大偶数(>=4)必然可以拆分为两个素数的和,虽然目前还没有人能够从理论上进行证明,不过我根据科学家们利用计算机运算的结果,如果有一个偶数不能进行拆分,那么这个偶数至少是一个上百位的数!!

所以在ACM的世界中(数据量往往只有2^63以下)哥德巴赫猜想是成立的!!所以拆分程序一定能够实现的

4、哥德巴赫猜想的推广

任意一个>=8的整数一定能够拆分为四个素数的和

证明:

先来说8=2+2+2+2,(四个最小素数的和)不能再找到比2小的素数了,所以当n小于8,就一定不可能拆分为四个素数的和!

那么当n大于等于8,可以分情况讨论:

(1)n&1==0(n为偶数),那么n就一定可以拆分为两个偶数的和

那么根据哥德巴赫猜想,偶数可以拆分为两个素数的和,于是,n一定可以拆分为四个素数的和

(2)n&1==1(n为奇数),n一定可以拆分为两个偶数+1

由于有一个素数又是偶数,2,那么奇数一定有如下拆分:2+3+素数+素数

得证。

5、欧拉函数(欧拉公式)

欧拉函数ph(n)的意思是所有小于n且与n互质的数的个数

比如说ph(12)=4,[1,5,7,11与12互质]

欧拉公式

a^ph(m)=1(mod m)

6、费马小定理

费马小定理是欧拉公式的一种特殊情况

由于当p为质数的时候ph(p)=p-1这是显然的

那么带入欧拉公式就得到了费马小定理

a^(p-1)=1(mod p)

p为质数(prime)

7、抽屉原理

抽屉原理其实是废话,关键在于运用

这句废话是说,如果现在有3个苹果,放进2个抽屉,那么至少有一个抽屉里面会有两个苹果,这个很废话。

8、抽屉原理的运用

抽屉原理本身只是一句废话,不过他的运用却非常强大

现在假设有一个正整数序列a1,a2,a3,a4.....an,试证明我们一定能够找到一段连续的序列和,让这个和是n的倍数,该命题的证明就用到了抽屉原理

我们可以先构造一个序列si=a1+a2+...ai

然后分别对于si取模,如果其中有一个sk%n==0,那么a1+a2+...+ak就一定是n的倍数(该种情况得证)

下面是上一种情况的反面,即任何一个sk对于n的余数都不为0

对于这种情况,我们可以如下考虑,因为si%n!=0

那么si%n的范围必然在1——(n-1),所以原序列si就产生了n个范围在1——(n-1)的余数,于是抽屉原理就来了,n个数放进n-1个盒子里面,必然至少有两个余数会重复,那么这两个sk1,sk2之差必然是n的倍数,

而sk1-sk2是一段连续的序列,那么原命题就得到了证明了

9、判断n!是否能够被m整除

计算方法是把m进行质因数分解,看下m的每一个质因数是否能够在n!中找到;

n!中间包含了多少个x(x是任意的一个数,不过一般情况下我们都只讨论x为质数),这种问题的答案是: n/x+n/(x^2)+n/(x^3).....[一直加到x的乘方不超过n],这个定理的证明也非常的简单,这里就不再赘述了

根据以上观点,就可以分别计算m的每一个质因数是否被完全包含,如果有一个没有被包含,那么就不能被整除!

10、因子和的计算方法

神马叫因子和:一个数的所以因子的和就叫因子和。。。

好吧,举个例子:12的因子和为:1+2+3+4+6+12

计算方法是把12分解为质因数的表达形式2^2*3

那么他的因子和就是:(1+2+2^2)*(1+3)

证明写起来比较麻烦,大体上思路就是牛顿二项式。。。

11、判断组合数C(n,m)的奇偶性

有一个我也不知道证明的方法

当n&m==m为奇数,反之就是偶数

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