初中数学竞赛标准教程及练习16：整数的一种分类.doc

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初中数学竞赛精品标准教程及练习（16）
整数的一种分类

一、内容提要
余数的定义：在等式A＝mB＋r中，如果A、B是整数，m是正整数，
r为小于m的非负整数，那么我们称r是A除以m的余数。
即：在整数集合中被除数＝除数×商＋余数(0≤余数<除数)
例如：13，0，－1，－9除以5的余数分别是3，0，4，1
（∵－1＝5（－1）＋4。－9＝5（－2）＋1。）
显然，整数除以正整数m,它的余数只有m种。
例如整数除以2，余数只有0和1两种，除以3则余数有0、1、2三种。
整数的一种分类：按整数除以正整数m的余数，分为m类，称为按模m分类。例如：
m=2时，分为偶数、奇数两类，记作｛2k｝,｛2k－1｝（k为整数）
m=3时，分为三类，记作｛3k｝,｛3k+1｝,｛3k+2｝.
或｛3k｝,｛3k+1｝，｛3k－1｝其中｛3k－1｝表示除以3余2。
m=5时，分为五类，｛5k｝.｛5k+1｝,｛5k+2｝,｛5k+3｝,｛5k+4｝
或｛5k｝,｛5k±1｝,｛5k±2｝，其中5k－2表示除以5余3。
余数的性质：整数按某个模m分类，它的余数有可加，可乘，可乘方的运算规律。
举例如下：
①（3k1+1）+(3k2+1)=3(k1+k2)+2（余数1＋1＝2）
②（4k1+1）(4k2+3)=4(4k1k2+3k1+k2)+3（余数1×3＝3）
③（5k±2）2＝25k2±20k+4=5(5k2±4k)+4（余数22＝4）
以上等式可叙述为：
两个整数除以3都余1，则它们的和除以3必余2。
两个整数除以4，分别余1和3，则它们的积除以4必余3。
如果整数除以5，余数是2或3，那么它的平方数除以5，余数必是
4或9。
余数的乘方，包括一切正整数次幂。
如：∵17除以5余2∴176除以5的余数是4（26＝64）
运用整数分类解题时，它的关鍵是正确选用模m。

二、例题
例1.今天是星期日，99天后是星期几？
分析：一星期是7天，选用模m=7,求99除以7的余数
解：99＝（7＋2）9，它的余数与29的余数相同，
29＝（23）3＝83＝（7＋1）3它的余数与13相同，
∴99天后是星期一。
又解：设｛A｝表示A除以7的余数，
｛99｝＝｛（7＋2）9｝＝｛29｝＝｛83｝＝｛（7＋1）3｝＝｛13｝＝1
例2.设n为正整数，求43n+1除以9的余数。
分析：设法把幂的底数化为9k＋r形式
解：43n+1＝4×43n=4×(43)n=4×（64）n＝4×(9×7＋1)n
∵(9×7＋1)n除以9的余数是1n=1
∴43n+1除以9的余数是4。
例3.求证三个连续整数的立方和是9的倍数
解：设三个连续整数为n－1,n,n+1
M=(n－1)3+n3+(n+1)3=3n(n2+2)
把整数n按模3，分为三类讨论。
当n=3k（k为整数，下同）时，M＝3×3k［(3k)2+2］=9k(9k2+2)
当n=3k+1时，M＝3（3k+1）［(3k+1)2+2］＝3（3k+1）(9k2+6k+3)
=9(3k+1)(3k2+2k+1)
当n=3k+2时，M＝3（3k+2）［(3k+2)2+2］＝3（3k+2）(9k2+12k+6)
＝9(3k+2)(3k2+4k+2)
∴对任意整数n，M都是9的倍数。
例4.求证：方程x2－3y2=17没有整数解
证明：设整数x按模3分类讨论，
①当x＝3k时，（3k）2－3y2=17,3(3k2－y2)=17
⑵当x=3k±1时，（3k±1）2－3y2=173(3k2±2k－y2)=16
由①②左边的整数是3的倍数，而右边的17和16都不是3的倍数，
∴上述等式都不能成立，因此，方程x2－3y2=17没有整数解
例5.求证：不论n取什么整数值，n2+n+1都不能被5整除
证明：把n按模5分类讨论，
当n=5k时，n2+n+1=(5k)2+5k+1=5(5k2+k)+1
当n=5k±1时，n2+n+1＝（5k±1）2＋5k±1＋1
＝25k2±10k+1+5k±1＋1＝5（5k2±2k＋k）＋2±1
当n=5k±2时，n2+n+1＝（5k±2）2＋5k±2＋1
＝25k2±20k+4+5k±2＋1＝5（5k2±4k+k+1）±2
综上所述，不论n取什么整数值，n2+n+1都不能被5整除
又证：n2+n+1＝n(n+1)+1
∵n(n+1)是两个连续整数的积，其个位数只能是0，2，6
∴n2+n+1的个位数只能是1，3，7，故都不能被5整除。

三、练习16
已知a=3k+1,b=3k+2,c=3k(a,b,c,k都是整数)
填写表中各数除以3的余数。
a+ba+cabac2a2ba2b2b3b5a+b)5

2.376÷7的余数是＿＿＿＿＿