ﺳﺎﺧﺘﺎرﻫﺎی ﮔﺴﺴﺘﻪ
ﻧﯿﻢﺳﺎل دوم ٩۵-٩۴
ﻣﺪرس :ﺣﻤﯿﺪ ﺿﺮاﺑ زاده
داﻧﺸ ﺪهی ﻣﻬﻨﺪﺳ ﮐﺎﻣﭙﯿﻮﺗﺮ
ﻧﻈﺮﯾﻪی اﻋﺪاد
ﺗﻤﺮﯾﻦ ﺳﺮی ﺳﻮم
زﻣﺎن ﺗﺤﻮﯾﻞ ١۵ :ﻓﺮوردﯾﻦ
ﻣﺴﺌﻠﻪی .١ﻣﻘﺪارﯾﺎﺑ
اﮔﺮ ﺑﺮای اﻋﺪاد ﺻﺤﯿﺢ mو nداﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﯿﻢ ،m٢ + ٣m٢ n٢ = ٣٠n٢ + ۵١٧ﻣﻘﺪار ٣m٢ n٢را ﺑﯿﺎﺑﯿﺪ.
ﺣﻞ .ﻋﺒﺎرت داده ﺷﺪه را ﺗﺠﺰﯾﻪ ﻣ ﮐﻨﯿﻢ:
(m٢ − ١٠)(٣n٢ + ١) = ۵٠٧ = ٣ × ١٣٢
ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ m٢ − ١٠و ٣n٢ + ١ﺑﺎﯾﺪ ﻣﻘﺴﻮمﻋﻠﯿﻪﻫﺎﯾ از ۵٠٧ﺑﺎﺷﻨﺪ .ﺑﻪ وﺿﻮح ٣n٢ + ١ﺑﺮ ٣ﺑﺨﺶﭘﺬﯾﺮ ﻧﯿﺴﺖ ،ﭘﺲ
m٢ − ١٠ﺑﺎﯾﺪ ﺑﺮ ٣ﺑﺨﺶﭘﺬﯾﺮ ﺑﺎﺷﺪ .ﺗﻤﺎم ﺣﺎﻻت ﻣﻤ ﻦ ﻋﺒﺎرتاﻧﺪ از:
• اﮔﺮ ،m٢ − ١٠ = ٣در آن ﺻﻮرت m٢ = ١٣ﮐﻪ اﯾﻦ ﺣﺎﻟﺖ اﻣ ﺎن ﻧﺪارد.
• اﮔﺮ ،m٢ − ١٠ = ٣ × ١٣در آن ﺻﻮرت m٢ = ۴٩و .m = ٧
• اﮔﺮ ،m٢ − ١٠ = ٣ × ١٣٢در آن ﺻﻮرت m٢ = ۵١٧ﮐﻪ ﺑﺎز ﻫﻢ ﻣﻤ ﻦ ﻧﯿﺴﺖ.
ﭘﺲ .٣n٢ + ١ = ١٣در ﻧﺘﯿﺠﻪ n = ٢و .٣m٢ n٢ = ۵٨٨
▷
ﻣﺴﺌﻠﻪی .⋆ ٢ﻗﻀﯿﻪی وﯾﻠﺴﻮن
p
اﻟﻒ( اﮔﺮ pﻋﺪدی اول ﺑﺎﺷﺪ ،ﺛﺎﺑﺖ ﮐﻨﯿﺪ .(p − ١)! ≡ −١
ب( ﺑﺮای ﻋﺪد اول pو ﻋﺪد ﻃﺒﯿﻌ و دلﺧﻮاه ،nﺛﺎﺑﺖ ﮐﻨﯿﺪ:
⌋ ⌊
n
p
p
≡
)(n
p
ﺣﻞ.
اﻟﻒ( ﺑﺮرﺳ درﺳﺘ ﺣ ﻢ ﺑﺮای p = ٢ﺑﻪ ﺳﺎدﮔ ﻗﺎﺑﻞ اﻧﺠﺎم اﺳﺖ .ﻟﺬا ﻓﺮض ﻣ ﮐﻨﯿﻢ .p ⩾ ٣ﻣﺠﻤﻮﻋﻪی اﻋﺪاد
} Z∗p = {١, ٢, . . . , p − ١را در ﻧﻈﺮ ﺑ ﯿﺮﯾﺪ .ﻓﺮض ﮐﻨﯿﺪ ﻋﺪد n ∈ Z∗pﺑﻪ ﭘﯿﻤﺎﻧﻪی pوارون ﺿﺮﺑ ﺧﻮدش
ﺑﺎﺷﺪ .در اﯾﻦ ﺻﻮرت:
p
n٢ ≡ ١ ⇔ n٢ − ١ = kp ⇔ (n − ١)(n + ١) = kp ⇔ n = ١ ∨ n = p − ١
ﭘﺲ ﺗﻨﻬﺎ دو ﻋﺪد ١و p − ١واروﻧﺸﺎن ﺑﻪ ﭘﯿﻤﺎﻧﻪی pﺑﺮاﺑﺮ ﺧﻮدﺷﺎن اﺳﺖ .از ﻃﺮﻓ ﻫﺮ دو وارون ﺣﺴﺎﺑ
ﺑﻪ ﭘﯿﻤﺎﻧﻪی pﺑﺎ ﻫﻢ ﻫﻤﻨﻬﺸﺖ ﻫﺴﺘﻨﺪ .ﭘﺲ وارونﻫﺎی اﻋﺪاد ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺑﺎ ﻫﻢ ﻣﺘﻤﺎﯾﺰ ﻫﺴﺘﻨﺪ .ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ ﻣ ﺗﻮان
p−٣زوج ﺗﻘﺴﯿﻢ ﮐﺮد ﮐﻪ در ﻫﺮ زوﺟ ،اﻋﺪاد وارون ﯾ دﯾ ﺮ ﺑﻪ
اﻋﻀﺎی ﻣﺠﻤﻮﻋﻪی } Z∗p \ {١, p − ١را ﺑﻪ
٢
p−٣زوج ﻣﺮﺗﺐ را
ﭘﯿﻤﺎﻧﻪی pﺑﺎﺷﻨﺪ )ﺗﻮﺟﻪ ﮐﻨﯿﺪ ﮐﻪ p − ٣ﻋﺪدی زوج اﺳﺖ( .اﮐﻨﻮن اﮔﺮ ﺣﺎﺻﻞﺿﺮب اﯾﻦ
٢
ﺑﻪ ﭘﯿﻤﺎﻧﻪی pﺣﺴﺎب ﮐﻨﯿﻢ ﺑﺎﯾﺪ ﺑﺮاﺑﺮ ﯾ ﺷﻮد ،ﯾﻌﻨ دارﯾﻢ:
p
p
≡ ١ ⇒ (p − ١)! = ١ × ٢ × · · · × (p − ٢) × (p − ١) ≡ −١
p−٣
٢
p
٢ × ٣ × ... × (p − ٢) ≡ ١
⌋ ⌊
ب( ﻓﺮض ﮐﻨﯿﺪ n = pk + rﮐﻪ در آن .٠ ⩽ r ⩽ p − ١واﺿﺢ اﺳﺖ ﮐﻪ . np = kﺛﺎﺑﺖ ﺧﻮاﻫﯿﻢ ﮐﺮد ﮐﻪ
) (
( ) p
. np ≡ kﺑﺎ ﻧﻮﺷﺘﻦ ﺑﺴﻂ npدارﯾﻢ:
( ) (
)
n
pk + r
=
p
p
)(pk + r) × · · · × (pk + ١) × (pk) × (pk − ١) × · · · × (pk + r − p + ١
=
!)p(p − ١
)(pk + r) × · · · × (pk + ١) × (k) × (pk − ١) × · · · × (pk + r − p + ١
=
!)(p − ١
)p (pk + r) × · · · × (pk + ١) × k × (pk − ١) × · · · × (pk + r − p + ١
≡
−١
p
)≡ −١ × (pk + r) × · · · × (pk + ١) × k × (pk − ١) × · · · × (pk + r − p + ١
p
)≡ −١ × r × (r − ١) × · · · × ١ × k × (−١) × (−٢) × · · · × (r − p + ١
p
)≡ −١ × r × (r − ١) × · · · × ١ × k × (p − ١) × (p − ٢) · · · × (r + ١
= −١ × (p − ١)! × k
p
≡ k
▷
ﻣﺴﺌﻠﻪی .⋆ ٣ب.م.م
ﺑﺮای ﻋﺪد ﻃﺒﯿﻌ a ⩾ ٢و ﻫﺮ mو nﻃﺒﯿﻌ ﺛﺎﺑﺖ ﮐﻨﯿﺪ:
اﻟﻒ( ﺑﺮای ﻫﺮ x, y ∈ Zدارﯾﻢ .(am − ١, an − ١) | amx+ny − ١
ب( (am − ١, an − ١) = a(m,n) − ١
ﺣﻞ.
اﻟﻒ( ﺗﻌﺮﯾﻒ ﮐﻨﯿﺪ z = mx + nyو ) .d = (am − ١, an − ١ﻣ ﺧﻮاﻫﯿﻢ ﻧﺸﺎن دﻫﯿﻢ .d | zﻣ داﻧﯿﻢ
.d | an − ١ﻓﺮض ﮐﻨﯿﺪ .d | as − ١ﻧﺸﺎن ﻣ دﻫﯿﻢ d | as+n − ١و .d | as−n − ١
d | (as − ١) × an + (an − ١) = as+n − ١
)d | (as − ١) − (an − ١) = as − an = an × (as−n − ١
ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ اﯾﻦ ﮐﻪ ،(d, an ) = ١ﻧﺘﯿﺠﻪ ﻣ ﮔﯿﺮﯾﻢ .d | as−n − ١ﺑﻪ ﻃﻮر ﻣﺸﺎﺑﻪ ﻧﺘﯿﺠﻪ ﻣ ﺷﻮد d | as+m − ١
و .d | as−m − ١ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ اﯾﻦ ﮐﻪ d | a٠ − ١و ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎدهی ﻣ ﺮر از ﻟﻢ ﻓﻮق ،ﻣ ﺗﻮان ﺛﺎﺑﺖ ﮐﺮد ﮐﻪ ﺑﻪ
ازای ﻫﺮ x, y ∈ Zدارﯾﻢ .d | amx+ny − ١
ب( ﺗﻌﺮﯾﻒ ﮐﻨﯿﺪ ) .k = (m, nﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻟﻢ ﺑﺰو ﻣ داﻧﯿﻢ ﮐﻪ x, y ∈ Zوﺟﻮد دارﻧﺪ ﮐﻪ .k = mx + nyﻃﺒﻖ
ﺣ ﻢ ﻗﺴﻤﺖ ﻗﺒﻞ ﻧﺘﯿﺠﻪ ﻣ ﮔﯿﺮﯾﻢ .d | ak − ١ﭘﺲ ﮐﺎﻓ اﺳﺖ ﻧﺸﺎن دﻫﯿﻢ .ak − ١ | d
اﻋﺪاد ﺻﺤﯿﺢ m١و n١را ﻃﻮری در ﻧﻈﺮ ﺑ ﯿﺮﯾﺪ ﮐﻪ m = km١و .n = kn١ﺧﻮاﻫﯿﻢ داﺷﺖ:
)an − ١ = (ak − ١)(ak(n١ −١) + ak(n١ −٢) + · · · + ak + ١
)am − ١ = (ak − ١)(ak(m١ −١) + ak(m١ −٢) + · · · + ak + ١
ﭘﺲ ak − ١ | an − ١و .ak − ١ | am − ١در ﻧﺘﯿﺠﻪ ).ak − ١ | (am − ١, an − ١
▷
ﻣﺴﺌﻠﻪی .۴ﺑ ﻧﻬﺎﯾﺖ ﻋﺪد
ﺛﺎﺑﺖ ﮐﻨﯿﺪ ﺑﻪ ازای ﻫﺮ ﻋﺪد ﻓﺮد و اول ،pﺑ ﻧﻬﺎﯾﺖ ﻋﺪد ﻃﺒﯿﻌ nوﺟﻮد دارد ﮐﻪ n٢n + ١ﺑﺮ pﺑﺨﺶﭘﺬﻳﺮ ﺑﺎﺷﺪ.
p
p
p
ﺣﻞ .ﺑﺎﯾﺪ ﺑ ﻧﻬﺎﯾﺖ nﺑﯿﺎﺑﯿﻢ ﮐﻪ .n٢n ≡ −١دارﯾﻢ .٢p−١ ≡ ١در ﻧﺘﯿﺠﻪ .٢(p−١)k ≡ ١ﻓﺮض ﮐﻨﯿﺪ nﺑﻪ
p
p
ﺻﻮرت (p − ١)kﺑﺎﺷﺪ .در آن ﺻﻮرت ﺑﺎﯾﺪ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﯿﻢ (p − ١)k٢(p−١)k ≡ −١ﮐﻪ ﻣﻌﺎدل اﺳﺖ ﺑﺎ .k ≡ ١
p
ﭘﺲ ﺑﻪ ازای ﻫﺮ lﺻﺤﯿﺢ n = (p − ١)(pl + ١) ،در راﺑﻄﻪی n٢n ≡ −١ﺻﺪق ﻣ ﮐﻨﺪ.
▷
ﻣﺴﺌﻠﻪی .۵ﺗﻮان دو
ﻓﺮض ﮐﻨﯿﺪ pﻋﺪدی اول ﺑﺎﺷﺪ و aو bاﻋﺪاد ﺻﺤﯿﺤ ﺑﺎﺷﻨﺪ ﮐﻪ .p | ap − bpﺛﺎﺑﺖ ﮐﻨﯿﺪ .p٢ | ap − bp
p
ﺣﻞ .ﻃﺒﻖ ﻗﻀﯿﻪی ﻓﺮﻣﺎ ﻣ داﻧﯿﻢ .ap ≡ aﭘﺲ:
p
p
٠ ≡ ap − bp ≡ a − b ⇒ p | a − b
در ﻧﺘﯿﺠﻪ ﻣ ﺗﻮان ﻧﻮﺷﺖ a = pk + bﮐﻪ kﯾ
ﻋﺪد ﺻﺤﯿﺢ اﺳﺖ .ﺣﺎل ﺑﺴﻂ apرا ﺑﻪ ﭘﯿﻤﺎﻧﻪی p٢در ﻧﻈﺮ ﺑ ﯿﺮﯾﺪ:
ap = (pk + b)p
) ( p
∑
p
=
(pk)i bp−i
i
i=٠
) ( p
∑
p
= b + pb (pk) +
(pk)i bp−i
i
i=٢
)
( p
∑
p
p
p−١
٢
= b + pb (pk) + p
(pk)j+٢ bp−j−٢
j
+
٢
j=٠
)
( p
∑
p
p
٢ p−١
٢
=b +p b k+p
(pk)j+٢ bp−j−٢
j
+
٢
j=٠
p
p−١
p٢
≡ bp
ﭘﺲ دارﯾﻢ:
p٢
ap − bp ≡ ٠ ⇒ p٢ | ap − bp
▷
ﻣﺴﺌﻠﻪی .⋆ ۶ﺑﺨﺶﭘﺬﯾﺮی
ﺛﺎﺑﺖ ﮐﻨﯿﺪ اﮔﺮ nﻋﺪدی ﻓﺮد ﺑﺎﺷﺪ ،آنﮔﺎه ٢n! − ١ﺑﺮ nﻗﺎﺑﻞ ﻗﺴﻤﺖ اﺳﺖ.
ﺣﻞ .ﭼﻮن ) ϕ(nﻋﺪدی ﮐﻤﺘﺮ از nاﺳﺖ ،ﺣﺘﻤﺎ ﺧﻮاﻫﯿﻢ داﺷﺖ ϕ(n) | n! :ﭘﺲ kوﺟﻮد دارد ﮐﻪ .n! = ϕ(n) × k
از ﻃﺮﻓ ﭼﻮن nﻋﺪدی ﻓﺮد اﺳﺖ ،دارﯾﻢ .(n, ٢) = ١ :در ﻧﺘﯿﺠﻪ ﻃﺒﻖ ﻗﻀﯿﻪی اوﯾﻠﺮ ﺧﻮاﻫﯿﻢ داﺷﺖ:
n
n
n
n
n
٢n! − ١ ≡ ٢k×ϕ(n) − ١ ≡ (٢ϕ(n) )k − ١ ≡ ١k − ١ ≡ ١ − ١ ≡ ٠ ⇒ n | ٢n! − ١
▷
ﻣﺴﺌﻠﻪی .٧دﻧﺒﺎﻟﻪی ﻣﺮﮐﺐ
ﺑﺮای اﻋﺪاد ﻃﺒﯿﻌ a, b, c, dدارﯾﻢ .ab = cdﺑﺮای ﻫﺮ ﻋﺪد ﻃﺒﯿﻌ mﺗﻌﺮﯾﻒ ﻣ ﮐﻨﯿﻢ .Tm = am +bm +cm +dm
ﺛﺎﺑﺖ ﮐﻨﯿﺪ:
اﻟﻒ( T١ﻣﺮﮐﺐ اﺳﺖ.
ب( ﺑﺮای ﻫﺮ mﻃﺒﯿﻌ Tm ،ﻣﺮﮐﺐ اﺳﺖ.
ج( ﺑﺮای ﻫﺮ ﻋﺪد ﻃﺒﯿﻌ nTm − ١ ،n ⩾ ٢ﻣﺮﮐﺐ اﺳﺖ.
ﺣﻞ.
اﻟﻒ( ﻓﺮض ﮐﻨﯿﺪ (a, c) = xو .(b, d) = yﭘﺲ اﻋﺪاد a١ , b١ , c١و d١وﺟﻮد دارﻧﺪ ﮐﻪ ،c = xc١ ،a = xa١
d = yd١ ،b = yb١و .(a١ , c١ ) = (b١ , d١ ) = ١ﭼﻮن ،ab = cdدارﯾﻢ:
(xa١ )(yb١ ) = (xc١ )(yd١ ) ⇒ a١ b١ = c١ d١
ﭘﺲ .a١ | c١ d١از آنﺟﺎ ﮐﻪ ،(a١ , c١ ) = ١ﭘﺲ .a١ |d١از ﻃﺮف دﯾ ﺮ ،ﭼﻮن d١ |a١ b١و ،(b١ , d١ ) = ١
دارﯾﻢ .d١ |a١در ﻧﺘﯿﺠﻪ .a١ = d١ﺑﻪ ﻃﻮر ﻣﺸﺎﺑﻪ ﺛﺎﺑﺖ ﻣ ﺷﻮد ﮐﻪ .b١ = c١ﺣﺎل ﻗﺮار دﻫﯿﺪ z = a١ = d١
و .t = c١ = b١ﺑﻪ راﺣﺘ ﻣ ﺗﻮان دﯾﺪ ﮐﻪ:
)T١ = a + b + c + d = xz + yt + xt + yz = (x + y)(z + t
ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ اﯾﻦﮐﻪ x + y > ١و ،z + t > ١ﭘﺲ T١ﻋﺪدی ﻣﺮﮐﺐ اﺳﺖ.
ب( ﺑﻪ ﻃﻮر ﻣﺸﺎﺑﻪ ﺑﺮای Tmاز راﺑﻄﻪ زﯾﺮ ﻣ ﺗﻮان دﯾﺪ ﮐﻪ Tmﻫﻢ ﻣﺮﮐﺐ اﺳﺖ:
) Tm = am + bm + cm + dm = xm z m + y m tm + xm tm + y m z m = (xm + y m )(z m + tm
ج( ﭼﻮن Tmﻣﺮﮐﺐ اﺳﺖ ﻣ ﺗﻮان ﻧﻮﺷﺖ Tm = αβﮐﻪ .α, β > ١ﭘﺲ
)nTm − ١ = nαβ − ١ = (nα − ١)(nβ + nβ−١ + · · · + ١
در ﻋﺒﺎرت ﻓﻮق ،ﻫﺮ دو ﻋﺎﻣﻞ ﺑﺰرگﺗﺮ از ﯾ
ﻫﺴﺘﻨﺪ .ﭘﺲ nTm − ١ﻋﺪدی ﻣﺮﮐﺐ اﺳﺖ.
▷
© Copyright 2026 Paperzz