Ứng dụng Lý thuyết số - Mở đầu

Trần Hoàng Tuấn Lý thuyết số và ứng dụng của nó Xét ước chung lớn nhất của hai số nguyên a và b ,ký hiệu là: ƯCLN(a,b) Ta biết rằng có thể biểu diễn chúng dưới dạng như sau: . .s a t b+ Trong đó: s, t lần lượt là hai số nguyên Như vậy , ta thấy rằng ƯCLN(a,b) có thể biểu diễn dưới dạng một tổ hợp tuyến tính với các hệ số nguyên của a và b. VD: ƯCLN(35;295) = 5 và 5 = 17.35 – 2.295 1. Định lý 1: Nếu a và b là hai số nguyên dương, sẽ tồn tại các số nguyên s và t sao cho: ƯCLN(a,b) = s.a + t.b Chứng minh: vận dụng thuật toán Euclid, ta xét ví dụ trên như sau: 295 = 8.35 + 15 → 15 = 295 – 8.35 35 = 2.15 + 5 → 5 = 35 – 2.15 15 = 3.5 Do đó: 5 = 35 – 2.(295 – 8.35) = 17.35 – 2.295 → ƯCLN(35;295) = 17.35 – 2.295 Các phương pháp khác có thể giải nhanh hơn nhưng ta dùng phương pháp này để phát triển một số kết quả có ích. Bây giờ ta vận dụng vào việc chứng minh rằng nếu một số nguyên dương có một dãy thừa số nguyên tố, trong đó các số nguyên tố đực viết theo thứ tự không giảm dần, thì dãy phân tích đó là duy nhất. Trước hết, ta cần phát triển một số kết quả về tính chia hết. a. Hệ quả 1: Nếu a,b và c là các số nguyên dương sao cho ƯCLN(a,b) = 1 và a|bc, thì a|c CM: Vì ƯCLN(a,b) = 1 , nên theo Định lý 1 sẽ có các số nguyên s và t sao cho: s.a + t.b = 1 → s.a.c + t.b.c = c ( Vận dụng định lý về phép chia hết quý vị tự chứng minh ) b. Hệ quả 2: Nếu p là số nguyên tố và p|a 1 a 2 …a n , với a i là số nguyên, thì p|a i (đối với một i = 1,n nào đó) Bây giờ ta có thể chứng tỏ phân tích thừa số nguyên tố của một số nguyên là duy nhất. Có nghĩa là ta phải chứng tỏ rằng mọi số nguyên đều có thể viết dưới dạng tích của các số nguyên tố theo thứ tự không giảm dần, và chỉ một cách viết như thế. Đây là một phần trong Định lý Cơ bản của số học. Ta chỉ chứng minh phần kia, phát biểu rằng mọi số nguyên đều có một phân tích thừa số nguyên tố (xét trong lần trình bày sau). Chứng minh (tính duy nhất của phân tích thừa số nguyên tố đối với ột số nguyên dương): giả sử số nguyên dương có thể viết dưới dạng tích của các số nguyên tố theo hai cách khác nhau, chẳng hạn n = p 1 p 2 .p s và n = q 1 q 2 …q t , với p i và q j là các số nguyên thỏa mãn điều kiện p 1 ≤p 2 ≤…≤p s và q 1 ≤q 2 ≤…≤q t Khi loại bỏ tất cả các số nguyên tố chung, ta được hai dãy số lũy thừa: 1 2 1 2 . . . . u v i i i j j j p p p q q q= Trong đó không có số nguyên tố nào có mặt ở hai vế của đẳng thức, đồng thời u và v đều là các số nguyên dương. Theo Hệ quả 2, có thể suy ra 1 i p chia hết cho k j q ứng với môt k nào đó. Vì không có số nguyên tố nào chia hết cho một số nguyên tố khác nên điều này không thể xảy ra. Vậy chỉ tồn tại nhiều nhất là một phân tích thừa số nguyên tố của n theo thứ tự không giảm dần. 2. Định lý 2: Cho m là một số nguyên dương và a,b,c là các số nguyên. Nếu a.c ≡ b.c (mod m) và ƯCLN(c,m) = 1, thì a ≡ b (mod m) Chứng minh: Vì a.c ≡ b.c (mod m) nên m|ac – bc = c(a – b) Từ hệ quả 1 ta có: ƯCLN(c,m) = 1 , nên suy ra m|a – b Trong phần sau sẽ trình bày về Đồng dư Tuyến tính và Đồng dư Trung Hoa Trần Hoàng Tuấn → a ≡ b (mod m) Trong phần sau sẽ trình bày về Đồng dư Tuyến tính và Đồng dư Trung Hoa . Trần Hoàng Tuấn Lý thuyết số và ứng dụng của nó Xét ước chung lớn nhất của hai số nguyên a và b ,ký hiệu là: ƯCLN(a,b) Ta biết. triển một số kết quả có ích. Bây giờ ta vận dụng vào việc chứng minh rằng nếu một số nguyên dương có một dãy thừa số nguyên tố, trong đó các số nguyên