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综合挑战:数论

核心概念

本节是数论专题的综合挑战,覆盖整除、质因数分解、gcd/lcm、同余、费马小定理、不定方程与进位制。解题时先判断武器:

  • 求余数 / 大幂 → 同余 + 费马小定理;
  • 数约数 / 拆结构 → 质因数分解;
  • 配对、整除性证明 → 线性组合 + 带余除法;
  • 计数被整除的个数 → 容斥。

直观理解 · 动手试试

数论题的关键是"先看模、先分解"。遇到大数不要硬算,先想它在某个模下的样子,或先把它拆成质因数。下面的题把多种工具混在一起,练习快速识别该用哪一招。

即时练习

100100 除以 77 的余数是多少?

7×14=987\times14 = 98,100−98=2100 - 98 = 2。

gcd⁡(48,36)\gcd(48, 36) 等于多少?

48=24⋅3, 36=22⋅3248=2^4\cdot3,\ 36=2^2\cdot3^2,取较低次幂 22⋅3=122^2\cdot3 = 12。

3636 有多少个正约数?

36=22⋅3236=2^2\cdot3^2,d(36)=(2+1)(2+1)=9d(36)=(2+1)(2+1)=9。

21002^{100} 除以 77 的余数是多少?

费马小定理 26≡1(mod7)2^6\equiv1\pmod7,100≡4(mod6)100\equiv4\pmod6,24=16≡22^4=16\equiv2。

11 到 100100 中能被 33 或 55 整除的数有几个?

被 33:3333;被 55:2020;被 1515:66。33+20−6=4733+20-6 = 47。

二进制 (1011)2(1011)_2 等于十进制几?

8+2+1=118+2+1 = 11。

对任意整数 aa,a5−aa^5 - a 一定能被 55 整除。

费马小定理 a5≡a(mod5)a^5\equiv a\pmod5,故 5∣(a5−a)5\mid(a^5-a)。

方程 6x+9y=206x + 9y = 20 有整数解。

gcd⁡(6,9)=3\gcd(6,9)=3,3∤203\nmid20,无整数解。

易错点

  • 大幂硬算。 先用同余 / 费马小定理降幂,别真去乘。
  • 约数个数忘记加一。 d(n)=∏(ai+1)d(n)=\prod(a_i+1),每个指数都要加 11。
  • 不定方程不先判别。 先看 gcd⁡(a,b)∣c\gcd(a,b)\mid c 是否成立。

下一步

前置知识点