Mở đầu phép chứng minh một định lí, lời giải một bài toán oO Kết thúc chứng minh một định lí, lời giải một bài toán Các số nói đến trong sách này, nếu không ghi chu gi khác, đều là số nguyên ( thuộc Z2 ). Riêng trong chương 2 và chương 4 chỉ xét các số tự nhiên ( thuộc N ). Trong LẦN XUẤT BẢN THỨ NĂM trang 88 được viết lại cho phù hợp với thành tựu mới ; một số sai sót do chế bản in đã được sủa. CHUONG 1 PHEP CHIA CO DU.
DONG DU THUC VA PHUONG TRINH DONG DU Tw Han Tin dén Gauss Trong ruột cuốn sách toán của Trung Quốc cách đây khoảng 1500 năm, có giải một bài toán gọi là Hàn Tín điểm binh như sau : Bảo lính sắp hàng 3, hàng ð rồi hàng 7, mỗi lần sắp thì đếm số lẻ ở hàng cuối cùng. Nhân số lẻ hàng 3 cho 70, số lẻ hàng õð cho 31, số lẻ hàng 7 cho lỗ rồi cộng lại. Lấy số thành thêm một bội cúa 105 thì được số lính. Thí dụ: nếu sắp hàng 3 lẻ 2,hàng ð lễ 3, hàng 7 lẻ 4 thì số lính là x = 2.
Nếu biết chừng số lính từ 800 đến 900 thì có x = 893 (lấy k = 6). “Qui tác điểm binh” trên đây được tóm tắt cho dễ nhớ trong bốn câu thơ. Đến thế kỉ thứ 13, nhà toán học Trung Quốc Tần Cửu Thiều đã trình bày đây đủ hơn phương pháp giải những bài toán tương tự bài toán Hàn Tín điểm binh, thí dụ bài toán Mấy? trộm gao sau day: Có một nhà mất trộn: gạo. Nhà đó có ba thùng gạo đầy oà bằng nhau, nhưng không biết là bao nhiêu.
Sau khi médt thi thay thùng bên trái còn niột hộc, thùng giữa còn 1 thăng 4 héc, thang bên phải còn một hộc.Về sau bắt được ba tên trộm Giáp, At, Bính. Giáp khơi rằng ban đêm sờ được cói góo cho uòo đong guo thùng bên trái đồ uào túi, At khai rằng đá phải chiếc giầy gỗ cho 0uào thùng gia đong gạo, Bính khai rằng sờ được cói bát son cho 0uào thiing/phdi đong gạo; lay vé an lau ngay, quén mat không biết là bao nhiéu.Tim tang vat thì thấy: gáo đựng 1 thăng 9 hộc, giầy gỗ đựng 1 thăng 7 hộc, bát son 1 thờng 2 hộc. Theo tang vat, tim xem mỗi tên lấy trộm bao nhiêu ? (1 thăng bằng 10 hộc ) Để giải bài toán Hàn Tín điểm binh ta phải tìm x sao cho x chia cho 3, dư 2 x— 2 chia hết cho 3 x chia cho 5, dư 3 hay là x — 3 chia hét cho 5 x chia cho 7, du 4 x - 4 chia hết cho 7 Tương tự như vậy với bài toán Mất trộn: gạo. Với phương pháp giải các bài toán này, các nhà toán học Trung Quốc thời ấy đã biết sử dụng các định lí về chia hết, sớm có khái niệm về đông dư thức, về giải phương trình đồng dư mà mãi đến đầu thế kỉ thứ 19, nhà toán học Đức lỗi lạc C.Gauss (Gau-xơ, 1777-1855) mới xây dựng thành một lí thuyết tương đối hoàn chỉnh.
m1 - Phép chỉa hết và phép chia có dư 1-1-Cho hai số nguyên a và b (bồ > 0). Chia a cho b, ta có: a chia hết cho b hoặc a không chia hết cho b. 1) a chia hết cho b hay a là bội của b, được kí hiệu là a : b. Ta cũng nói: b chia hết œ hay b là ước của q và kí hiệu là bla.
a :b (hay bịa ) khi và chỉ khi có số nguyên q sao cho a = bq. 2) a không chia hết cho b.Trong trường hợp này, khi chia cho b, ta được thương gần đúng là q và số dư là r (0<r<b) Ta viết được: a = bq + r với <r<b Thí dụ:- Với a = 19, b = 3 ta có 19 = 3. Chia 19 cho 3 được thương gần đúng là 6 và số dư là 1. Chia -25 cho 7 được thương gần đúng là-4 và dư là 3.
Chia 5 cho 11 được thương gần đúng là 0 và số dư là ð. Một cách tổng quái, có thể nói rằng: Khi chia một số nguyên a cho một số nguyên b> 0, ta luôn có một số dư duy nhất là r với 0< r<b (a chia hết cho b nếu r= 0,a không chia hết cho b nếu r # 0). Số dư r luôn nhỏ hơn b, tức là lớn nhất chỉ bằng b— 1. Khi chia một số nguyên qa cho một số nguyên b>0 thì số dự là một trong b số từ 0 đến b — 1.
Thí dụ:- Chia một số cho 2 thì số dư là một trong hai số: 0 hoặc 1. - Chia một số cho 3 thì số dư là một trong ba số: 0,1 hoặc 2. - Chia một số cho 5 thi số dư là một trong năm số: 0,1,2,3 hoặc 4.2 - Trong trường hợp a không chia hết cho b (số dư r z 0), thay vì lấy r > 0 (từ 1 đến b~ 1 ), để tiện lợi trong chứng minh và giải toán, nhiều khi người ta cúng lấy số dư là sé 4m r’vdi r’= r— b (do đó |rˆ|<b ). Thí dụ:- Chia 23 cho 3, được số dư là 2: 23 = 3.
Ta gọi 7 là (hương gần đúng thiéu, vi 3. Cũng có thể viết: 23 = 3. Ta gọi 8 là (hương gần đúng thừa, vì 3.8 = 24 > 23, và sé du la-- 1. - Chia B2 cho 6,lấy thương gần đúng thiếu là 8, ta có số dư là 4: 52 = 68+ 4.
Nếu lấy thương gần đúng thừa là 9 thì có số dư là 4 ~ 6 =~2: 52 = 6. - Chia -36 cho 5, ta viết được: -36 = 5-8) + 4 hoặc là ~—36 = ð. Số~8 là thương gần đúng thiếu, vì 5. (-8) = -40 <-36, và ta có số dư là 4.
Số ~7 là thương gần đúng thừa, vì 5.(-7 ) = -35 >-~36, và ta có số dư là -— 1. Coi số dư có thể là số âm như trên, ta có: - Khi chia một số cho 2 thì số dư là 0 hoặc 1, do đó mọi số nguyên đều có dạng 2k (bội của 2, số chắn) hoặc 2k + 1 (số lễ), trong đó k là một số nguyên. Nếu số dư trong phép chia cho 2 là 1 thì có thể coi số dư la 1-2 =-1, do đó có thể nói: mọi số nguyên đều có dạng 2k hoặc 2k — 1. - Khi chia một số nguyên cho 3 thì số dư là 0,1 hoặc 2, do đó mọi số nguyên đều có dạng 3k (bội của 3 ) hoặc 3k + 1 (bội của 3 cộng 1) hoặc 3k + 2 (bội của 3 cộng 2 ).
Với số dư là 2 thì có thể coi số du là—1, vì vậy có thể nói mọi số nguyên đều có dạng 3k hoặc 3k+1. Tương tự như vậy, nếu xét phép chia cho 4 thì ta có: mọi số nguyên đêu có dạng 4k, 4k + 1 hoặc 4k + 2 (hay la 4k, 4k + 1 hoặc 4k~ 2); nếu xét phép chia cho 5 thì có: mọi số nguyên đều có dạng 5k, 5k + 1 hoặc ðk + 2;v. Ta có kết quả tổng quát như sau: a =bq +r(b>0) r là số dư khi chia a cho b> 0: - b b chẳn > r = 0,£1,+2,.3 - Ước chung lớn nhất và bội chung nhỏ nhất Cho hai số nguyên dương a và b. Ước chung lớn nhất của œ 0à b được kí hiệu là ƯCLN (a,b) hay là (a,b).Một số d là ước chung của a và b khi và chỉ khi d là ước của ƯCLN (a,b); dla va d|b « d] (a,b).
Bội chung nhỏ nhất của a va b được ki hiéu 1A BCNN (ab) hay là [a,b]. Một số m là bội chung của a và b khi và chỉ khi m là bội của BƠNN (ab) : m : a và m : b œ© m : [a,b] Hai số a và b được gọi là ñguyên tố càng nhau khi và chỉ khi (a,b) = 1. Ta đã biết cách tìm (a,b) va [a,b] dựa vào sự phân tích a và b ra thừa số nguyên tố. Có thể chứng minh được rằng: 8, “lam Từ đó: [a,b] = ab néu (a,b) = 1.4 - Thuật toán Euclide (Oclit) Có thể tìm ƯCLN của hai số, dựa vào định lí về phép chia có dư, mà không cần đến việc phân tích các số đã cho thành thừa số nguyên tố, Cho hai số nguyên dương a,b và giả sử a>b.
Trước hết, ta chú ý rằng nếu b là ước của a thì (a,b) = b, Thí dụ: 80 = 16. Xét trường hợp b không phải là ước của a. Thí dụ: a = 702, b = 306, và phải tìm (702,306). Ta chia 702 cho 306, được thương là 2 và số dư là 90 : 702 = 306.2 + 90 Vận dụng tính chất: nếu một số là ước của mỗi số hạng của một tổng (hiệu) thì nó là ước cuả tổng (hiệu) ấy, ta có: mọi ước chung của 702 và 306 cúng là ước của 702 — 306.2 = 90, do đó cũng là ước chung của 306 và 90.
Ngược lai, mọi ước chung của 306 và 90 cũng là ước của 306.2 + 90 = 702, do đó cũng là ước chung của 702 và 306, vì vậy (702,306) = (306,90) và ta đã đưa việc tìm ƯCLN của hai số đã cho về việc tim UCLN 10 của hai số tương ứng bé hơn. Tiếp tục nhiều lần như vậy, cuối cùng ta đi đến việc tìm ƯCLN của hai số mà số này là ước của số kia và có ngay được ƯCLN. Ta viết được: 702 = 306.2 + 90 => (702,306) = (306,90) 306 = 903 +36 = (306,90) = (90,36) 90 =362 +18 + (90,36) = (36,18) 36 = 182 > (36,18) = l8 Vay (720,306) = 18 Trong thực hành,người ta đặt phép tính như sau: 702 | 306 306} 90 | 2 90; 36 | 3 36 | 181 2 0 Ì 3 | Việc thực hiện một dãy phép chia liên tiếp như trên để tìm ƯCLN của hai số được gọi là thudt todn Euclide. Nhu da thay qua thí dụ ở trên, thuật toán Buclide dựa vào hai mệnh đề sau đây: 1) a = bq => (a,b) = b 2) a = bq + r (r#0) > (a,b) = (b,r) Có thể lặp lại các lập luận trong thí dụ đã xét (với a = 702, b = 306) để chứng minh mệnh đề 2.