Главная              Рефераты - Математика

Шпаргалки по геометрии, алгебре, педагогике, методике математики (ИГПИ) - реферат

Кольцом называется числ. множ. На котором выполняются три опер-ии: слож, умнож, вычит.
Полем наз. Числ множ. На котором выполняются 4 операции: слож, умнож, вычит, деление(кроме деления на 0).

Впопрос 1.
Система натуральных чисел. Принцип мат. Индукции.

Аксиомы Пиано: 1.В N cущ. ! элем. a’ непосредст. следующий за а. 2.Для люб-го числа а из N сущ-т ! эл-т а’ непосредственно следующий за а. 3. Для люб. элем-та из N сущ. не более 1 эл-та за которым непосредственно следует данный эл-т. 4. Пусть М ċ N и выполн-ся: 1. 1€ М 2. если а€М след-но а’€M тогда М=N

опр: Любое множество N для эл-тов которого установлено отношение ‘непосредственно следовать за’ удавлет-щее аксиомама Пиано наз-ся множеством натуральных чисел.

Алгебр-ие операц-и на N: 1. Сложение – это алг. опер-я определенная на N и обладающая свойствами: 1.(для люб. а) а+1=а’ 2. (для люб. а,b) a+b’= (a+b)’ (a+b-сумма, а,b -слогаемые) Т.Сложение нат. чисел сущ и !. 2. Умножение: 1. для люб а а*1=а 2. для люб а,b a*b’=ab+a T/ Умножение нат чисел сущ. и !.

Свойства сложения: 1. для люб. а,bˆN a+b=b+a (комут-ть) 2. Длб люб. a,b,cˆN (a+b)+c=a+(b+c) (ассац-ть)

Свойства умнож-я: 1.(Для люб. а,bˆN) ab=ba 2. (для люб. a,b,c ˆN) (ab)c=a(bc) 3.(a,b,cˆN) a(b+c)=ab+ac

Операции вычитания и деления лишь частично выполняются на N. Отношение порядка на N: На N введем отношение ‘<’ cледующим образом: a

Принцип мат. индукции и его формулировки: 1. Если некоторое утвержд. А(n) с натураль. переменной n справедливо при n=1 и из справедливости при n=k следует справедливость при n=k+1 , то даное утверждение справедливо при любом nˆN.

2. Если некоторое утвер-е А(n) справедлино при n=1 и из справедливости его для всех n

3. Если А(n) справедливо при n=a и из справ-ти при n=k следует его справ-ть при n=k+1, то данное утверж-е будет справедл-во при na.

Cвойства N: 1. N-упорядоченное. 2. N линейно упорядоченное (т.е.вероно только одно ab.) 3Сложение монотонно на N 4. Умножение монотонно. 5. N бесконечное и ограниченное снизу еденицей. 6. Любое непустое подмножество множ. N содержит наименьший эл-т. 7. N дискретно 8 Выполняется принцип Архимда (Va,bˆN) (сущ. nˆN) a*n>b


Вопрос 2.

Простые числа. Беск-ть мн-ва простых чисел. Канонич. разложение составного числа и его !.

Всякое число р€N, р>1 не имеющее др. натур-х делит-й, кроме 1 и р, наз-ся простым. Всякое число р€N≠1 и не явл-ся простым, наз-ся составным. Число 1 не явл-ся ни простым, ни сост-м. Мн-во N можно разбить на: простые, сост-е и 1. Св-ва: 1. Наим-й делитель всякого нат-го числа есть число простое. 2. Нат-е число n и простое число р либо взаимнопростые, либо р|n. 3. Если р-простое и р|a1*a2*…*an , то р|a1 или р|a2 …или р|an. 4. Если р|р12*…*рn и р, р1, р2… рn – простые числа, то р=р1 или р=р2 или… р=рn.

Наим-й простой делитель нат-го числа n не превос-т √n. Док-во: пусть р-наим-й простой дел-ль n. Покажем р≤√n. р|n => n=р*q (1), р≤q. Заменим в (1) q на р: n≥р2, т.к. р2≤n, р≤√n. ■

Всякое нат-е число n>1 либо явл-ся простым, либо м.б. предст-а в виде произв-я простых множ-й n12*…*рr, r≥1 (1) и (1) явл-ся ! с точностью до порядка следования множ-й. (1) наз-ся разл-м числа n на простые множ-ли. Док-во: 1. док-во сущ-я предст-я (1): Если n –число простое, то ■. Пусть n-сост-е и р1 его натур-й дел-ль. Как было док-но р1 число простое и можно записать: n=р*n1, где р≤n1. Если n1 число простое, то ■; если n1 сост-е, то р2 – его наименьший простой делитель. n12*n2, n=р12*n2. Если n2 сост-е, то рассуждаем аналог. Это можно прод-ть пока не придем к какому-либо ns=1. То, что после конечного числа шагов такое ns должно получ-ся => из того, что n>n1>n2>…>ns мн-во нат-х чисел, т.е. все эти числа меньше n. Итак, через конеч-е число шагов число n можно пред-ть в виде (1). 2. Док-во !: Предпол-м, что сущ-т 2 разлож-я числа n на простые множ-ли n=p1*p2*…*pr и n=q1*q1*…*qs, где р1, …рr, q1,…qs простые числа. p1*p2*…*pr= q1*q2*…*qs. Нужно показ-ть r=s. Левая часть делит-ся на р1 => на р1 делит-ся и правая часть. Учит-я, что в правой части стоят также простые числа, то по свойству простых чисел р совпадает с одним из них. Пусть р1=q1, тогда после сокращ-я: p2*…*pr= q2*…*qs. Аналог. рассуж-я, убеждаемся, что р2 совп-т с одним из множ-й q. Пусть р2=q2, после сокр-я: p3*…*pr= q3*…*qs и т.д. Предпол-м, что r≠s. Пусть rr+1*…*qs, но это равен-во невозм-но, т.к. произв-е простых чисел ≠1. Итак, r=s и представ-е (1) ! с точностью до порядка следования множ-й.■

N=p1 α1* p2 α2*… *pk αk – каноническое разлож-е числа n на простые множ-ли. Показ-т, что все делители числа n исчерпыв-ся числами вида p1 β1* p2 β2*… *pk βk, где 0≤β1 ≤α1, …0≤βк ≤αк.

Теорема Евклида: мн-во сех простых чисел бесконечно.

Решето Эратосферна. Выписать все нат-е числа от 2 до m из них вычеркивают каждое второе после простого числа 2. Первым не зачеркнутым числом остается простое число 3. Теперь выч-т каждое 3-е число, причем считают и те числа, кот. выч-ты ранее и т.д. После выч-я всех чисел кратных простому числу рn первое не зач-е число будет простым – рn+1. рn+1- простое число, т.к. иначе оно имело бы простой делит-ль ≤рn, но все числа кратные простым ≤рn уже вычеркнуты. Поэтому выч-е кратные простому числу рn+1 следует начинать с (рn+1)2 и состав-е таблиц простых чисел ≤m => считать закон-м как только найдено число >√m.


Вопрос 3.

Кольцо целых чисел. Теорема о делении с остатком. НОД и НОК двух чисел.

На N вып-ы опер-и “+” и “*”, но опер-я “-” вып-ся частично, т.е. ур-е а+х=в в N не всегда разреш-о. Это одна из причин разширения N. При расщ-и одной с-ы чисел до др-й должны вып-ся несколько треб-й: 1) NЄZ. 2) +,* должны вып-ся в Z, причем рез-ы опер-й для чисел из N в N и Z должны совп-ть. 3) +,* - комут-ы, ассоц-ы и связ. дистр-м законом. 4) в Z должна вып-ся опер-я “-”. т.е. ур-е а+х=в одноз-о разрешимо в Z для люб-х а,вЄZ. 5) Z должно быть миним. расш-м из всех расш-й мн-ва N облад-е св-ми 1-4.

Число в делит а, если сущ-т qЄZ, что а=b*q. Отношение “b делит а” наз-ют отношением делимости и зап-т b|а. Св-ва: 1) (Ґа)(а|a). 2) (Ґa,b,c)(a|b^b|c=>a|c). 3) (Ґа)(а|0). 4) (Ґа)(0ła). 5) (Ґа)(1|a^-1|a). 6) a|b^b|a=> b=±a. 7) (Ґx)(а|b=>a|b*x). 8) (Ґx1,x2,…xr)(b|a1^b|a2…^b|ar=>b|(x1a1+x2a2+…+xrar)).9)(Ґа,b)(b|a=>|b|0^b>0=>bb|(-a)=>(-b)|a.

Теорема о делении с остатком. Разделить целое число a на bЄZ, это значит найти 2 таких q и rЄZ, что a=b*q+r (1) 0≤r<|b|, q- неполное частное, r-остаток. (Ґa,bЄZ^b#0 сущ-т !q, r, что a=b*q+r, 0≤r<|b|). Док-во: 1) Возм-ть дел-я с ост-м. 2 случая: 1. aЄZ, b>0, т.е. bЄN. Рассм. всевоз-е кратные числа b.Пусть b*q наиб. кратные числа b не превыш-е a, т.е. b*q≤a0, т.е. –bЄN и имеем случай 1. т.е. сущ-т q,rЄZ, что a=(-b)*q+r, 0≤r<|-b| => a=b*(-q)+r, 0≤r<|b|. 2) !-ть дел-я. Пусть деление a на b не !, т.е. сущ-ют 2 неполных частных q1, q2 и два остатка r1, r2, тогда a=b*q1+r1, 0≤r1<|b|, a=b*q2+r2, 0≤r2<|b|. b*q1+r1=b*q2+r2; b*(q1-q2)=r2-r1 => b|(r2-r1). Но т.к. 0≤r1<|b| и 0≤r2<|b| => |r2-r1|<|b|. b|(r2-r1)^ |b|>|r2-r1| => r2-r1=0. т.е. r1=r2, но и тогда q1=q2.■ Следствие. ҐaЄZ^bЄN сущ-т !q, r, что a=b*q+r, 0≤r

Общим делителем чисел a1,a2,…ar наз-ся такое число c, что с|a1^ с|a2^…с|ar. c=ОД(а12,…аr). НОД (а12,…аr) наз-ся такой их общий дел-ль d, кот делится на всякий др. общ дел-ль. чисел а12,…аr. Обозн. d=НОД(а12,…аr). Итак, d=НОД(а12,…аr)  1. d| а1^d|а2^…d|аr. 2. c=ОД(а12,…аr) => с|d.

Алгоритм Евклида. Пусть Ґa,bЄZ, b#0. т.к. отнош-е делимости сохр-ся при измен-и знаков чисел, то НОД(a,b)=НОД(a,-b). Поэтому огран-ся случ-м aЄZ, bЄN. Делим a на b c остатком a=b*q+r1. Если r1=0, т.е. a=b*q, то НОД(a,b)=b. Пусть r#0, 011 c остатком. Если r2 – остаток, то делим r1 на r2 и т.д. Получ сов-ть равенств: a=b*q+r1, 011*q1+r2, 021; r1=r2*q2+r3, 032; … rn-2=rn-1*qn-1+rn, 0nn-1; rn-1=rn*qn. Этот процесс явл-ся конеч, т.к. мы имеем ряд убыв-х целых, кот. фвл-ся неотриц. т.е. непременно придем к остатку на кот-й разд-ся предыд. остаток. Последние рав-ва наз-ют алгор. Евклида для чисел (a,b). Св-ва НОД. 1. Последний не равный 0 остаток в алгоритме Евклида явл-ся НОД(a,b). 2. (ҐmЄN) НОД(a*m,b*m)=m*НОД(a,b).3.m|a^m|b=>НОД(a/m,b/m)=(НОД(a,b))/m. Числа а12,…аr наз-ся взамно-простыми числами, если НОД(а12,…аr)=1. Всякое целое число, кот. делится и на a, и на b, наз-ся общим кратным делителем. Наим. из всех натур-х ОК наз-ся НОК. Св-ва НОК: 1. НОК(a,b)= их произведению, деленному на НОД. 2. Совокуп-ть ОК 2-х чисел совп. с совокуп-ю кратных их НОК. 3. Числа (НОК(a,b)/a) и (НОК(a,b)/b) взаимно-просты. 4. Если a,b вз.-пр., то НОК(a,b)=a*b. 5. (ҐmЄN) НОК(a*m,b*m)=НОК(a,b)*m.

Нахождение НОД и НОК Чтобы найти НОД нужно взять произведение общих простых множ-й, вход-х в канонич-е разлож-е этих чисел, причем каждый такой простой множ-ль нужно взять с наим. показ-м. НОК тоже самое, но каждый множ-ль взять с наиб. показ-м.


Вопрос 4.

Система рацион-х чисел.

Если рассм. мн-во Z, то в Z ур-е a*x=b не всегда разрешимо. => расшир-е кольца целых чисел до поля Q-рац-х чисел. (Др. причина – измерение отрезков не всегда выр-ся целым числом). При этом должны вып-ся усл-я: 1. Z подкольцо кольца Q. 2. ур-е a*x=b, a#0 одноз-но разреш. Ґa,bЄQ. 3. Q должно быть миним. расш. с-ы Z. С-а Q явл-ся полем, кот. наз-ся поле рац-х чисел.

Рассм. мн-во Q={p/q| pЄZ,qЄN}. на мн-ве дробей рассм. отнош. равносильности “~”: p/q~k/l  p*l=k*q. Покажем, что это отнош-е эквивал-ти. 1. a/b~a/b. т.к. a*b=a*b (рефл-ть). 2. a/b~c/d => c/d~a/b (сим-ть). Проверим a/b~c/d  a*b=b*c => c*b=d*a  c/d~a/b. 3. a/b~c/d ^ c/d~e/f => a/b~e/f (тран-ть). a/b~c/d ^ c/d~e/f => a*d=c*b ^ c*f=d*e => a*d*c*f=c*b*d*e. a*f=b*e =>a/b~e/f. Если с=0, то все 3 др. 0, т.е. равн-ы. Отнош-е равн-ти дроби на Q явл-ся отнош-м экв-ти => равнос-е дроби также явл-ся эквив-ми.

Св-во экв-х дробей: 1. a/b~(a*c)/(b*c) c#0. Всякому отнош-ю эквивл-ти соот-т разбиение на классы экв-ти. Класс эквив-х дробей наз-ся рац-м числом. Рац-е число хар-ся Ґ из своих представителей. Дроби, вход-е в один и тот же класс пред-т ! рац-е число => считаются равными. p/q, где q≠0 наз-ся несократ-й записью, если НОД(a,b)=1. Для Ґ положит-го q сущ-т ! запись в виде несократ-й дроби. Введем на Q отнош-е «меньше» так, что q0. Легко видеть, что отн-е «<» явл-ся отн-м строгог порядка, т.е. оно антиреф., антисим., транзит. И явл-ся отнош-м линейного порядка,т.е. Ґq1,q2ЄQ вып-ся ! из: q12, q1=q2, q1>q2. Можно показ-ть, что для отнош-я «<» вып-ся монот-ть сложения и монот-ть умнож-я: 1. (Ґq1,q2,cЄQ)(q12 => q1+c2+c). 2. (Ґq1,q2,cЄQ)(q12 ^ c>0 => q1*c2*c). Док-во: Пусть q11, тогда q2-q1>0. Найдем: q2*c-q1*c=c*(q2-q1)>0 (т.к.c>0, q2-q1>0). q2*c-q1*c>0 => q1*c2*c. Св-ва мн-ва Q. 1. ВQ нет ни наим, ни наиб. числа. 2. Q – счетное мн-во, т.к. можно устанть биек-е отображ-е, f:Q>--->>N. Q-полтно, т.е. что между Ґ 2 пац-ми числами нах=ся беск-но много рац-х чисел. 4.Q- поле рац-х чисел. 5. Поле Q явл-ся лин.-упор-м полем.

При обращ-и обыкнов-й несокр-й a/b в десят-ю возм-ы случаи: 1) Если в разлож. знамен. b на простые множ-ли встреч-ся только 2 или 5, то несокр. дробь a/b обращ-ся в конеч. дес-ю. 2) Если НОД(b,10)=1, то a/b представима в виде бескон-й чисто период-й десят-й дроби. 3) Если в разлож-и b на простые множ-ли кроме 2 и 5 встреч-ся другие числа, то дробь обращся в смешан-ю период-ю десят-ю дробь.


Вопрос 5.

Поле комплексных чисел(к.ч.). Геом-е предс-е к.ч. и операции над ними. Тригон-я форма к.ч.

Х1+1=0 (1) не разрешимо в R – причина расширения с-ы R до с-ы чисел, в кот-й (1) имело бы реш-е. В кач-ве строит-го матер-ла можно взять точки плоск-ти: M={(a,b)|a,bЄR}. Т.к. точки плос-т нам не приход-сь умн-ть и склад-ть, то опер-ции над ними можно задать так, чтобы мн-во было полем, содерж-е поле R и в кот-м (1) имело бы реш-е: (a,b)+(c,d)=(a+c,b+d); (a,b)*(c,d)=(a*c-b*d,a*d+b*c) и (a,b)=(c,d)  a=c ^ b=d. Можно док-ть, что слож-е и умнож-е комут-ы, ассоц-ы и связ-ы дист-м законом. Для них вып-ся обратные опер-ции: вычит-е, делен-е, кроме дел-я на 0,т.е. ур-я (c,d)+(x,Y)=(a,b) и (c,d)*(x,y)=(a,b), где (c,d)≠(0,0) одноз-но разр-мы. Нейтр-й Эл-т относ-о слож-я: 0=(0;0). Нейтр-й Эл-т отн-о умнож-я: 1=(1;0). 1) С-а M=(M,0,1,+,-,*) поле. 2) M явл-ся расш-м поля R, т.е. Rсодер-ся в M изоморф-е полю R. R={(a,0)|aЄR}. R’-подполе поля M, т.е.R’ замкнуто относ-о всех опер-й кольца и Ґ эл-а ≠0 из R’ обратный Эл-т также ЄR’. 3) R изоморфно R. Можно уст-ть биект-е отобр-е: φ:R R’; φ: a (a,0) и вып-ся 2 усл-я: образ суммы двух эл-в = сумме образов, образ произв-я 2 эл-в = произв-ю образов. С – поле к.ч. Покажем, что (1) разреш. Возьмем точку i=(0,1): (0,1)*(0,1)=(-1,0)≡-1. i – корень ур-я (1), мнимая единица, расп-я на ОУ. Запись: (a,b)=a+b*i алгеб-я, α=|α|*(cosφ+i*sinφ) триг-я, где |α|= ; cosφ=a/|α|; sinφ=b/|α|. 1. Чтобы умнож-ть 2 к.ч. в триг-м виде, нужно переем-ть их модули и сложить аргументы (углы). 2. Разд-ть 2 к.ч.: разд-ть их модули и вычесть аргум-ы. 3. Чтобы возвести к.ч. в целую полож-ю степень, нужно воз-ти в эту степень модуль и аргумент умнож-ть на показ-ль степени. 4. Чтобы извлечь из к.ч. корень n степени нужно извлечь корень из модуля и (аргумент +2Пк)/n, где кЄZ. Придавая к разл-е знач-я, получ-т серии повтор-ся знач-й, т.е. к=0,1,…n-1.


Вопрос 6.

Мн-ны от одной переменной.

Пусть А=(А,0,1,+,-,*) – обл-ть целостности. Построим с пом-ю его новое комут-е кольцо A[x], основанное на мн-ве,, которое есть мн-во бесконечных послед-й, облад-х св-м: в них лишь конечное число коэф-в ≠0, т.е. A[x]={(a0,a1,…)|a0,a1,…ЄA}, ai≠0 конеч-е число. Такие посл-ти наз-ся полиномами от 1 неиз-го. Равенство полиномов и операции над ними опре-ся так: 1. (a0,a1,…)=(b0,b1,…)  a0=b0 и a1=b1 и…. 2. (a0,a1,…)+(b0,b1,…)=(a0+b0, a1+b1…). 3. (a0,a1,…)*(b0,b1,…)=(a0b0, a1b1…). 4. 0=(0,0,0,…). 5. 1=(1,0,0,…). 6. -(a0,a1,…)=(-a0, -a1…). Нетрудно проверить: 1) с-а (A[x],0,+,-) аддитивная абелева группа, 2) с-а A[x],1,*) – мультипликативный моноид, 3) + и * связаны дистрибутивным законом. С-а A[x]=(A[x],0,1,+,-,*) – комут-е кольцо. Другой вид записи полинома: f(x)=a0+a1x+a2x2+…+amxm. Слагаемые в записи f(x) наз-ся одночлекнами, а f(x) наз-ся мн-м от 1 неизв-го. Эл-ы аЄА наз-ся мн-ми нулевой степени. Св-ва. Пусть А – обл-ть целостности. Кольцо полиномов от 1 неизв-го A[x]=(A[x],у, 1,+, -,*) – обл-ть целостности. => Если степень f(x)=n и степень g(x)=m => степень f(x)g(x)=n+m. Пусть А – обл-ть целостности. Делителем единицы кольца полиномов A[x] явл-ся делители единицы кольца А. В обл-ти цел-ти A[x] других делителей единицы нет.

Рассм-м кольцо мн-на Р[x] над полем Р. Мы знаем, что Ґ числов-е поле явл-ся обл-ю целостности с бескон-м числом эл-в. В кольце полиномов Р[х] теорема о делении с остатком имеет место для Ґf(x), g(x)ЄP[x], что g(x)≠0. Мн-н f(x) делится на мн-н g(x)≠0, если сущ-т мн-н n(x)ЄP[x], что f(x)=g(x)n(x). Деление не всегда будет выполнимо в кольце Р[x]. Св-ва. 1. Ґf(x)ЄP[x], f(x)|f(x). 2. f(x), g(x)ЄP[x], g(x)|f(x) и f(x)|g(x) => f(x) и g(x) ассоц-ы, f(x)=cg(x), cЄP[x]. 3. g(x)|f(x) и φ(x)|g(x) => g(x)|(f(x)±φ(x)). 4. Если f1(x), f2(x),…, fk(x) делятся на g(x), для Ґc1, c2,…ckЄР, то сумма [c1f1(x)+c2f2(x),…,ckfk(x)] делится на g(x). 5. Если g(x)|f1(x) => f1(x)f2(x)…fk(x) делится на g(x). 6. Если f1(x)|g(x), f2(x)|g(x),…fk(x)|g(x) => g(x)|[ n1(x)f1(x)+ n2(x)f2(x)+…+nk(x)fk(x)], ni(x), fi(x), gi(x)ЄP[x], i=1,2,…k. 7. Если n(x), f(x), g(x)ЄP[x] и n(x)|f(x) и g(x)|n(x), то g(x)|f(x). 8. Мн-ны нулевой степени из Р[х] явл-ся делителями Ґf(x)ЄP[x]. 9. Мн-ны cf(x), где с≠0 и только они будут делителями мн-на f(x) имеюш-ми такую же степень, что и f(x). 10. ҐДелитель f(x), cf(x), c≠0 будут делителями и для другого мн-на. Пусть Ґf(x), g(x)ЄP[x]. Общим делителем мн-в f(x), g(x) явл-ся такой мн-н d(x)ЄP[x], что d(x)|f(x) и d(x)|g(x). Нод(f(x), g(x)) наз-ся мн-н D(x) такой, что 1. D(x)=ОД(f(x), g(x)), 2. d(x)|D(x), где d(x)=ҐОД(f(x), g(x)). Покажем, что НОД сущ-т для Ґмн-в f(x), g(x)ЄP[x]≠0. пусть степень f(x) ≥ степени g(x). Делим f(x) на g(x) с остатком f(x)=g(x)q(x)+r1(x). Если r1(x)=0, тогда НОД(f(x), g(x))=q(x). Если r1(x)≠0, то степень r1(x)< степени g(x), но >0. Делим g(x) на r1(x) с остатком g(x)=r1(x)q1(x)+r2(x). Если r2(x)≠0, 0< степень r2(x) < степень r1(x), делим r1(x) на r2(x) с ост-м r1(x)=r2(x)q2(x)+r3(x). и т.д. Т.к. степень остатков понижается оставаясь не отриц-й, то через конечное число шагов мы придем к остатку rk(x), на который разделится предыд-й остаток. Этот процесс наз-ся Алгоритмом Евклида. Итак, применяя алгор-м Евкл-а для мн-в f(x) и g(x) мы получили совокупность f(x) = g(x)q(x)+r1(x), g(x) = r1(x)q1(x)+r2(x), r1(x) = r2(x)q2(x)+r3(x) … rk-2(x) = rk-1(x)qk-1(x)+rk(x), rk-1(x) = rk(x)qk(x) (1). Док-м, что послед-й ≠0 остаток rk(x) в алгоритме Евк-а явл-ся НОД. Будем рассм-ть (1) снизу вверх: rk(x)|σk-1(x), rk(x)|σk(x) и σk(x)|σk-1(x) => rk(x)|rk-2(x)…, rk(x)|rk-2(x) и rk(x)|r1(x) => rk(x)|g(x), rk(x)|r1(x) и rk(x)|g(x) => rk(x)|f(x). Получим, что rk(x)|f(x) и σk(x)|g(x) => σk(x)= ОД(f(x),g(x)). Покажем, что rk(x)=НОД(f(x), g(x)). Пусть n(x) - Ґдругой ОД(f(x), g(x)). Рассм-м (1) сверху вниз: n(x)|f(x) и n(x)|g(x) => n(x)|r1(x), n(x)|g(x) и n(x)|r1(x) => n(x)|r2(x), n(x)|r1(x) и n(x)|r2(x) => n(x)|r3(x)… n(x)|rk-2(x) и n(x)|rk-1(x) => n(x)|rk(x). Получили: n(x)|rk(x)=ОД(f(x), g(x)) => rk(x)=НОД(f(x), g(x)). Итак, мы док-ли, что последний ≠0 остаток в алгор-е Евклида явл-ся НОД для мн-в f(x) и g(x). Нетрудно убелиться, что НОД мн-в f(x) и g(x) явл-ся ! с точностью до мн-ля нулевой степени. Действительно, пердположим, что D1(x)=НОД(f(x), g(x)) и D2(x)=НОД(f(x), g(x)). Т.к. D1(x)=НОД(f(x), g(x)) => D2(x)|D1(x), а т.к. D2(x)=НОД(f(x), g(x)), то имеем D1(x)|D2(x). Получим: D2(x)|D1(x) и D1(x)|D2(x) => св-во 2 D1(x)=cD2(x). Алгоритм Евклида показываем, что если f(x) и g(x) имеют оба рац-е коэф-ы или оба действ-е коэф-ы, то и коэф-ы их НОД будут соотв-о или рац-ми, или дейст-ми. Если D(x)=НОД(f(x), g(x)), где f(x), g(xP[x], то сущ-т φ(x), ψ(xP[x], что f(x)φ(x)+g(x)ψ(x)=D(x). Обратимся к алгор-у Евклида для мн-на f(x) и g(x): f(x) = g(x)q(x)+r1(x), g(x) = r1(x)q1(x)+r2(x), r1(x) = r2(x)q2(x)+r3(x) … rk-2(x) = rk-1(x)qk-1(x)+rk(x), rk-1(x) = rk(x)qk(x). Перепишем все рав-ва алго-а Евклида, кроме послед-го (1). Выразим остаток из каждого равенства r1(x)=f(x)-g(x)q(x), r2(x)=g(x)-r1(x)q1(x), r3(x)=r1(x)-r2(x)q2(x)…rk(x)=rk-2(x)-rk-1(x)qk-1(x) (1). Перепишем первое рав-во (1): r1(x)=f(x)*1+g(x)(-q(x)). Обозначим φ1(x)=1, ψ1(x)=-q(x), тогда имеем r1(x)=f(x)φ1(x)+g(x)ψ1(x). Теперь второе из (1): r2(x) = g(x)-r1(x)q1(x) = g(x)-(f(x),φ1(x) + g(x)ψ1(x)) q1(x) = g(x)-f(x)φ1(x)q1(x)-g(x)ψ1(x)q1(x) = f(x)(-φ1(x)q1(x)) + g(x)(1-ψ1(x)q1(x)) = f(x)φ2(x)+g(x)ψ2(x). r2(x) = f(x)φ2(x)+g(x)ψ2(x). Подставим полученное выражение для r1(x) и r2(x) в выражение для r3(x) из (1). Получим, проделывая аналогичные преобразования r3(x)= f(x)φ3(x)+g(x)ψ3(x). и т.д. опускаясь ниже получим rk(x)= f(x)φk(x)+g(x)ψk(x). Как было док-но выше rk(x) явл-ся НОД мн-в f(x) и g(x) , причем НОД определен с точностью до множ-ля нулевой сиепени. Умножая обе части последнего равенства на с: crk(x)= f(x)(cφk(x))+g(x)(cψk(x)).


Вопрос 7.

Неприводимые над полем многочлены.

Мн-н f(x)ЄP[x] наз-ся неприводимым над полем Р, если он не разлагается в произведение многоч-в положительной степени над полем Р. Мн-н наз-ся приводимым над полем Р, если он разлагается в произведение мн-в положит-й степени. Вопрос приводимости зависит от того поля, над которым мы его рассматриваем. Н-р, 1)f(x)=x2-2 неприводим над полем Q, но приводим над полем R. 2) f(x)=x2+1 неприводим над R, приводим над C. 3)φ(x)=x+1 непривд-м ни над одним числовым полем. Над полем ком-х чисел неприво-м только мн-ы 1-й степени. Над полем дейст-х чисел неприводимы мн-ны 1-й степени и квадратный трехчлен, у которого дискр-т <0. Иначе в поле рац-х чисел. Здесь Ґ n нат-го можно подобрать мн-н n-й степени неприводимого над полем Q рац-х чисел. Критерий Эйзенштейна. Если для f(x)=a0xn+a1xn-1+…an-1x+an, f(x)ЄQ[x] можно подобрать р – простое число, что 1) р|a0(черта) – не делится на р, 2) все остальные коэф-ы делятся на р: p|a1, p|a2,…p|an 3) p|an, но p2|an(с чертой) – не делится на р, то f(x) неприводима над полем Q. Если для мн-на f(x) нельзя подобрать р простое число, чтобы вып-сь требование Эйз-на, то мн-н может быть как приводимым, так и не приводимым над полем Q. Св-ва. 1. p1(x), p2(x)ЄP[x] неприводимы над полем P и p2(x)|p1(x) => эти мн-ны отлич-ся друг от друга множ-м нулевой степени. (Док-во. Т.к. p1(x) - неприводим, то в p1(x) = p2(x)g(x) один из множ-й есть мног-н нулевой степени g(x)=c-const. Т.о. p1(x) = p2(x)c. Мног-ны p1(x), p2(x) явл-ся ассоциированными.) 2. Ґf(x)ЄP[x], p(x)ЄP[x] – непривомн-н => либо f(x), p(x) взаимно просты, либо p(x)|f(x). (Док-во. Т.к. p(x) неприводимый мн-н, то возм-ы 2 случая:1) НОД(f(x),p(x))=c-const, тогда f(x), p(x) – взаимно просты. 2) НОД(f(x),p(x))=D(x), где D(x)=cp(x), но тогда т.к. D(x)|f(x) => cp(x)|f(x) => p(x)|f(x)). 3) Если произ-е p(x)|f(x)g(x), где p(x), f(x), g(x)ЄP[x] и p(x) – непривод-м над полем P, р(x)|f(x) или p(x)|g(x). Это св-во можно распрост-ть и на случай произвольного числа множ-й.

Теорема. Ґ мн-н f(x)ЄP выше нулевой степени явл-ся неприводимым над полем Р или разлагается в произведение неприводимых мн-в. f(x)=p1(x)p2(x)…pn(x) (*), где pi(x) – неприводимые мн-ны над полем Р, i=1,2,…n, причем это разложение явл-ся ! с точностью до порядка. Док-во. 1) Док-м возможность представления (*). Пусть мн-н f(x) выше нулевой степени. Если f(x) неприводим, то теорема док-на. Если f(x) приводим, то f(x)=f1(x)f2(x). Если оба мн-на f1(x) и f2(x) неприводимы над полем Р, то теорема док-на, если хотя бы 1 из них приводим над полем Р, то его разлагают в произведение множ-й положит-й степени. и т.д. Этот процесс конечен, т.к. степень мн-й в разложении f(x) уменьшается, оставаясь положит-ми и их может быть лишь конечное число. Итак, в конце концов мн-н f(x) будет предст-н в виде произвед-я непривод-х мн-й, т.е. в виде (*). 2) Док-м ! разложения мн-на f(x) на непривод-е мн-ли. Пусть f(x) допускает 2 разложения: f(x)=p1(x)p2(x)…pn(x) (1) и f(x)= q1(x)q2(x)…qn(x) (2). p1(x), …pn(x), q1(x),…,qn(x) неприводимые над полем Р мн-ны. Левые части равны => равны и правые части. p1(x)p2(x)…pn(x)=q1(x)q2(x)…qn(x) (3). Левая часть делится на р1(х) => и правая часть делится. Т.к. р1(х) неприводим, то на р1(х) разделится хотя бы один мн-ль правой части. Пусть р1(х)|q1(x). А т.к. р1(х) и q1(x) неприво-ы и один из них дел-ся на другой, то они ассоциированы, т.е. q1(x)=ср1(х). Подставляя это выр-е в (3) и сокращая обе части на р1(х): p2(x)…pk(x)=c1q2(x)q3(x)…ql(x) (4). Аналогично расс-я относительно p2(x) из (4): p3(x)…pk(x)=c1с2 q3(x)q4(x)…ql(x). И т.д. утверждаем, что k=l. Предположим противное. Пусть k2…qk+1(x)…ql(x). Но это рав-во невозможно, т.к. в левой части стоит мн-н нулевой степени, а в правой – мн-н выше нулевой степени. Итак, k=l, Разложение (1) и (2) сост-т из одинакого числа множ-й и могут отлич-ся лишь ассоц-и множ-ми.■ В разложении мн-на f(x) могут встречаться ассоц-е множ-ли. Объединяя в разложении f(x) на неприводимые мн-ли, ассоц-е мн-ли мы получим каноническое разложение.


Вопрос10.

С-ы лин-х ур-й. Равнос-е с-ы ур-й. Критерий совм-ти с-ы лин-х ур-й.

Пусть Р- поле скаляров. С-й лин-х ур-й с n неизв-ми х1, х2, …хn наз-ся с-а вида: а111122 +…+а1n*xn=b1, … аm11m22 +…+аmn*xn=bn (1), aij,biЄP. Числа aij наз-т коэф-ми с-ы, bi своб-е члены. Вектор О(а1112,…а1n)ЄР наз-т решением с-ы (1), если он удов-т Ґ ур-ю с-ы. С-а лин-х ур-й наз-ся совм-й, если она имеет хотя бы 1 реш-е, и несовм-й в противном случае. Если совм-я с-а лин-х ур-й имеет ! реш-е, то она наз-ся определ-й, если реш-й бескон-е мн-во, то она неопределенная. 2-е с-ы лин-х ур-й наз-ся равносильными, если Ґ реш-е Ґ из этих с-м явл-ся реш-м другой с-ы. Элемен-е преобр-я: 1) перестан-ка 2 ур-й в с-е. 2) умнож-е обих частей ур-я на ≠0 скаляр. 3) удаление ур-я вида 0=0. 4) прибавл-е к обеим частям какого-либо ур-я соответ-х часте другого ур-я, умнож-е на одно и тоже число. При Ґ элем-м преоб-и матрицы Ā получ-ся с-а лин-х ур-й равнос-я первонач-й с-е ур-й.

Матрица А, сост-я из коэф-в при неизв-х с-ы (1), наз-ся главной матрицей с-ы. Если к глав-й мат-е А присоед-ть столбец своб-х членов, то получ-ся расшир-я мат-ца с-ы.

Т. Кронекера-Капелли. С-а ур-й лин-но незав-х ур-й совместна  ранг глав-й мат-цы = рангу расш-й мат-цы. Док-во. 1) Пусть (1) совм-на. α12,…αn – реш-е с-ы (1). Тогда получим вер-е рав-ва:

а111122 +…+а1nn=b1, а211222 +…+а2nn=b2,… аm11m22 +…+аmnn=bm (2). Выч-м ранг расш-й мат-цы: rangĀ=rang = rang = rang = rangA. 2) Пусть rangA=rangĀ=r. Док-м, что (1) совм-а. Мат-ца А имеет r лин-но незав-х столб-в. Эти столб-ы лин-но незав-ы в мат-це Ā и сохр-т св-во максим-ти. В силу совпад-я рага: найдутся такие числа х11, х22, …хnn, что столбец своб-х чл-в будет выраж-ся через первые r столб-в => и через всю с-у столб-в матницы Ā, т.е. справед-о (2). => Веркор (α12,…αn) – реш-е с-ы (1).

Метод Гаусса – м-д последов-го исключения неизв-х. Сводится к привед-ю с-ы лин-х ур-й к ступен-у виду, при этом получ-ся с-а равнос-я данной. Если в рез-те элем-х преоб-й получ-но ур-е с коэф-ми в левой части =0 , а своб-е члены ≠0, то с-а несовм-на. Если и своб-е члены =0, то это ур-е удаляется из с-ы. С-а лин-х ур-й явл-ся опред-й, т.е. имеет ! реш-е, если ступ-я с-а лин-х ур-й имеет треуг-й вид. В этом случ-е послед-е Ур-е с-ы содержит только 1 неизв-ю. Если ступ-я с-а имеет вид трапеции, то с-а неопределенная. Тогда в послед-м Ур-и с-ы несколько неизв-х (k

Вопрос 11.

Векторные пространства.

Пусть Р= (Р,0,1,+,-,*)-поле скаляров. С-а V=(V,ό,+,-,ωα), V-основное мн-во, ό-выдел-й элемент, “+”-бинар-я опер-я, “-”-унарн-я опер-я, ωα - унарн-я опер-я умнож-е эл-а из V на скаляр из Р ωα: V--> V, ωα(α)=α*xЄV, αЄP, xЄV. С-а V – наз-ся век-м прост-м над полем Р, а эл-ы мн-ва V – векторами = a, b,c,…x, y, если 1. (V, ό, +,-)- аддит-я абел-я группа, 2. (α*β)*a=α*(β*α), Ґα,βЄP,aЄV. 3. (α+β)*a=α*a+β*a, Ґα,βЄP,aЄV. 4. α*(a+b)=α*a+α*b, Ґa,bЄV,ҐαЄP. 5. 1*a=a, Ґa. Например, ариф-е вект-е прост-во n мерных векторов V=Pn, мн-во C- к.ч. есть век-е прост-во над полем R действ-х чисел относ-о опер-й “+” к.ч. и “*” их на дейст-е число. Простейшие св-ва. Пусть V=(V,ό,+,-,ωα) – вектор-е прост-во. Р – поле скаляров. Ґa,bЄV, Ґα, βЄP. 1. a+b=a => b=0. 2. 0*α=ό. 3. α*ό=ό. 4. a+b=ό => b=(-1)*a=-a. 5. α*a=α*b ^ α≠0 =>a=b. 6. α*a=ό => α=0 или a=ό. 7. α*a=β*a ^ a≠ό => α=β. Пусть V – вект-е прост-во над Р, a1,a2,…amЄV, с-а вект-в a1,a2,…am наз-ся лин-о незав-й, если α1*a12*a2*…αm am=ό возм-но при всех коэф-х = 0. a1,a2,…am – лин-но завис-ы, если α1*a12*a2*…αm am=ό возм-но хотя бы при 1 коэф-е αi≠0. Вект-е прост-во наз-ся конечномерны, если оно породж-ся конечным мн-м вект-в или сущ-ют a1,a2,…amЄV, что V – лин-я оболочка порожд. этим мн-м V=L(a1,a2,…am). Базисом (базой) конеч-го век-го прос-ва наз-ся непуст-я конеч-я лин-но незав-я с-а векторов порожда-я это прост-во. ???не доконца.


Вопрос 12.

Линейные преобразования век-х прост-в.

Пусть u и v векторные простр-ва над полем Р. Отобр-е φ: uv наз-ся лин-м отображ-м или гомоморфизмом, если Ґа,bЄu,ҐαЄP: 1. φ(a+b)=φ(a)+φ(b). 2. φ(αa)=αφ(a). Если бы лин-е отоб-е u на v было бы биективным, то тогда его наз-и бы изоморфизмом вект-х прост-в. Мн-во всех лин-х отображ-й прост-ва u в v обозн-ся Hom(u,v). Св-ва. 1. Всякий лин-й опер-р φ в прост-ве v оставл-т неподвижный нулевой вектор,т.е.φ(ό)= ό. 2. φ(-x)=-φ(x). 3. Всякий лин-й опре-р φ в прост-ве v переводит Ґ лин-ю комбин-ю произвольно выбранных вект-в a1,a2,…am прост-ва V прост-ва в лин-ю комбин-ю образов этих вект-в, причем с теми же самыми коэф-ми, т.е. φ(α1a12a2+…αmam) = α1φ(a1)+α2(a2)+…+αmφ(am). Док-во. Применим метод мат-й индукции. 1) Проверим справ-ть при m=2. φ(α1a12a2) = φ(α1a1)+φ(α2a2) = α1φ(a1)+α2(a2). 2) Предположим справ-ть утвер-я для m-1 вектора, т.е. φ(α1a12a2+…αm-1am-1) = α1φ(a1)+α2(a2)+…+αm-1φ(am-1). 3) Док-м справ-ть данного утвер-я для m век-а, т.е. φ(α1a12a2+…+ αm-1am-1mam) = φ[(α1a12a2+…αm-1am-1)+ αmam] = φ(α1a12a2+…αm-1am-1) + φ(αmam) = α1φ(a1)+α2(a2)+…+αm-1φ(am-1)+αmφ(am). 4. Совокупность L всех образов φ(a) вектора а вектор-го простр-ва v, получ-е при данном преоб-ии φ, есть некоторое подпростр-во вект-го простр-ва v.

Пусть φ некоторая лин-я опре-я прос-ва vn. Выберем в прос-ве vn некот-й базис e1,e2,…en. Тогда опре-р φ переводит век-ы базиса в векторы φ(e1),φ(e2),…φ(en). Каждый из этих век-в ! образом выраж-ся через век-ры базиса: φ(e1) = α11*e121*e2+…+αn1*en, φ(e2) = α12*e122*e2+…+αn2*en,… φ(en) = α1n*e12n*e2+…+αnn*en. Матрица Aφ= k–й столбец которой явл-ся коорд-ми


столбца век-ра φ(ek) относительно базиса e1,e2,…en, наз-ся матрицей лин-го опрер-ра φ в базисе e1,e2,…en. Т.о. при фиксир-м базисе e1,e2,…en, каждому лин-у опрер-у φ прост-ва vn соответ-т вполне опред-я матрица n–го порядка. И наоборот, каждая матрица n–го пор-ка явл-ся матрицей некот-го вполне опред-го лин-го опре-ра φ прост-ва vn в базисе e1,e2,…en.

Совокупность φ(vn) образов всех век-в прост-ва vn при действии оператора φ наз-ся областью значений опер-ра φ. Размерность области значений φ(vn) наз-ся рангом лин-го опер-а φ. Ядром линей-го опер-а φ прост-а Vn наз-ся совокупность всех век-в прост-ва Vn отображ-ся операторов φ в нулевой вектор т. Ker φ= {aЄVn|φ(a)=т}. Размерность ядра Ker φ опер-ра φ прост-ва Vn наз-ся дефектом этого опер-ра. Сумма ранга и дефекта лин-го опер-а φ прост-ва Vn = размерности этого прост-ва. Если век-р b ≠0 переводится оператором φ в пропорц-й самому себе,т.е. φ(b) = λ0b, где λ0 – действ-е число, то b наз-ся собст-м вектором опер-а φ, а λ0 собственным знач-м этого опер-ра. Причем гов-т, что собст-й век-р b относ-я к собств-у знач-ю λ0. Нулевой век-р не считается собственным для опер-ра . Матрица А-λЕ, где Е един-я матрица n пор-ка наз-ся харак-й матрицей матрицы А (по главной диагонали от Эл-в «-«λ). Многочлен n степени |А-λЕ| наз-ся харак-м мног-м матрицы А, а его корни, которые могут быть как компл-е так и действ-е, наз-ся характер-ми корнями этой матрмцы. λ0ЄR был собств-м значением лин-го опер-а φ λ0 было характ-м корнем опер-ра φ. Лин-е преоб-е наз-ся невыроженным, если определитель матрицы А≠0. Рассм-м преоб-е x1=y1,…xn=yn (I). Это преоб-е наз-ся тождеств-м. Оно ведет себя точно также как число 1 при арифм-м умнож-и,т.е. (ҐS) S*I=I*S=S. Т.е. преоб-е I это нейтр-й эл-т относ-о умнож-я преоб-я. Обратным преоб-м преобразованию S наз-ся преоб-е S-1 такое, что S*S-1=S-1*S=I. Подпрост-во L явл-ся инвариантным относ-о преоб-я φ пространства Vn, если образ Ґ век-ра из снова есть вектор L.


Вопрос 13.

Определители.

Опред-м (детерминантом) n-го порядка составл-м из n2 чисел матрицы А наз-ся алгеб-я сумма всевозм-х членов, каждый из которых представл-т собой произвед-е n эл-в, каждый из которых взят по 1 из каждой строки и столбца, взятый со знаком (-1)t , где t число инверсий перестановки вторых индексов, при усл-и, что первые индексы расположены в натуральном порядке. Δ=Σ(-1)ta1αa2β…a, α,β,…ω n! перестан-к 1,2,…n. Правило Саррюса.


Св-ва опред-й. 1. Равноправность сторк и столбцов (транспонирование). 2. Опред-ль n-го порядка, у которого 2 строки (2 столбца) одинаковы =0. 3. Если все Эл-ты какого-либо столбца (строки) опред-ля n порядка * на одно и то же число m, то и значение опред-я *m. 4. Если все Эл-ты какого-либо столбца (строки) опред-я n-го пор-ка облад-т общим множителем, то его можно вынести за знак опред-ля. 5. Опред-ль n-го пор-ка, у которого Эл-ты 2-х строк (столбцов) соответ-о пропорциональны ,=0. 6. Если все Эл-ты k строки (столбца) опред-я n-го пор-ка явл-ся суммой 2-х слагаемых, то такой опред-ль = сумме 2-х опред-й n-го пор-ка. В одном из них k-я строка (столбец) состоит из первых слаг-х, а в другом - из вторых слаг-х, все остальные строки (столбцы) те же, что и в данном опред-е. 7. Если в опред-е какая-либо строка есть линейная комбинация других строк, то такой опред-ль =0. 8. Если к Эл-м какой-либо строки (столбца) опред-я n-го пор-ка прибавить соответ-ие Эл-ты другой строки (столбца) умноженные на одно и то же число, то значение опред-я не изменится. 9. Если поменять местами 2 строки (столбца) в опред-е n-го пор-ка, то опред-ль сменит свой знак на противоположный, а его абсол-я величина не изменится. Минором Мij Эл-та aij опред-я n-го пор-ка наз-ся опрде-ль n-1 порядка, который получается из опред-я вычеркиванием i строки и j столбца. Алгебаическим дополнением Aij Эл-та aij наз-ся произ-е (-1)i+j*Mij.

Теорема. Какую бы строку (столбец) опред-я n пор-ка мы не взяли, значение опред-я = сумме произв=й Эл=в этой строки (столбца) на их же алгеб-е дополнения. Δ=ai1Ai1+ ai2Ai2+…ainAin (i=1,2,…n)(1). Δ= a1jA1j+a2jA2j+…anjAnj (2). Док-во. В силу справ-ти строк и столбцов ограничимся выводом разлож-я по строкам (1). 1) мы знаем, aijAij есть также член опред-я, причем в опред-ль входит с тем же знаком, что и в это произв-е. Т.о. Ґ слагаемое (1) состоит из членов опред-я. 2) Никакие 2 слагаемых в (1) не содержат общих членов (всего Ґ слаг-й содержит (n-1)! членов). Действительно, пусть aikAik и ailAil из (1) содержат общий член, тогда в него будут входить мн-ли aik ,ail, чего не может быть, т.к. из i строки взяты 2 эл-та. Итак (1) состоит из всех различных членов опред-я. 3) ai1Ai1+ai2Ai2+…ainAin (3). Док-м, что (3) исчерпывает все члены опред-я, т.е. Ґ член опред-я обязательно входит в (3). Рассм-м произв-е членов опред-я: (4) a1αa2β…ai-1μaijai+1ν…a, α,β,…ω пробегают n! перестан-к чисел 1,2,…n. aija1αa2β…ai-1μai+1ν…a, α,β,…ω пробегают n! перестан-к чисел 1,2,…n. Но произведение a1αa2β…ai-1μai+1ν…aчлен минора Мij => входит в алгеб-е доп-е Aij => член (4) входит в произвеление aijAij.■ 1) Если в опред-е пор-ка все эл-ы I строки, кроме эл-а aij , =0, то такой опред-ль = произв-ю его эл-та на его алгеб-е допол-е. 2) Если в опред-е n пор-ка все эл-ты лежащие ниже главной диагонали =0, то опрд-ль = произв-ю диагональных эл-в. 3) Сумма произведений эл-в какой-либо строки на алгеб-е дополнения соответствующих эл-в другой строки = 0.

Формулы Крамера. Если Δ≠0, то опред-ль имеет ! решение хnn/Δ.


Вопрос 14

Основ-ы св-ва срав-й. Приложение теории срав-й к выводу признаков делимости.

Отнош-е сравним-ти в кольце цел-х чисел: 1 опр. a≡b(mod m)  m|(a-b). 2 опр. a≡b(mod m)  a=b+m*t, tЄZ. 3 опр. a≡b(mod m)a=m*q1+z ^ b=m*q2+r. Из опр. 3 =>что сравнимые по (mod m) числа явл-ся равноостаточными при делении на m. Док-во: 1) опр. 12. Пусть a≡b (mod m) в смысле опр.1, т.е. m|(a-b) => сущ-т tЄZ, a=b+m*t, т.е. a≡b(mod m) в смысле опр.2. Пусть a≡b(mod m) в смысле опр.2, т.е. a=b+m*t => a-b=m*t => m|(a-b), т.е. a≡b(mod m) в смысле опр.1. 2)Док-м, что опр.1опр.2. Пусть a≡b(mod m) в смысле опр.3, т.е. a=m*q1+r ^ b=m*q2+r => a-b=m*(q1-q2), где q1-q2ЄZ => m|(a-b) => a≡b(mod m) в смысле опр.1. Пусть a≡b(mod m) в смысле опр.1, т.е. m|(a-b). Пусть a=m*q1+r1, b=m*q2, 0≤r121-q2)+(r1-r2). Пусть r1>r2. m|(a-b) по усл. и m|m*(q1-q2) => m|(r1-r2). m|(r1-r2) и 0≤r1-r2 r1-r2=0 => r1=r2, т.е. a≡b(mod m) в смысле опр.3. т.к. отеош-е равнос. явл-ся эквивал-ти, т.е. оно симмет-о, тран-о, рефл-о, то опр.1опр.2  опр.3. Сл-е 1. Если a=m*q+r, 0≤r a≡r(mod m). Сл-е 2. Если m|a => a=0(mod m). Сл-е 3. ҐtЄZ, m*t≡0(mod m). Св-ва срав-й: 1)Отнош-е сравнимости в Z явл-ся отнош-м эквив-ти. 2)Сравнимые числа по mod m можно почленно складывать, вычитать. Док-во: a1≡b1(mod m) => a1=b1+m*t1, t1ЄZ. a2≡b2(mod m) => a2=b2+m*t2, t2ЄZ. a1±a2=(b1±b2)+m*(t1±t2) => ( по опр.2) (a1+a2)≡(b1±b2)(mod m). Сл-е 1.Слаг-е можно из одной части сравн-я переносить в др-ю, изменив знак на против-й. 2. К Ґ части сравн-я можно прибавить число кратное модулю. 3)Сравн-е числа по mod m можно почл-о перем-ть. a1≡b1(mod m) и a2≡b2(mod m) => a1*a2≡b1*b2 (mod m). Док-во: a1≡b1(mod m) =>(по опр.2) a1=b1+m*t1, t1ЄZ. a2≡b2(mod m) =>(по опр.2) a2=b2+m*t2, t2ЄZ. a1*a2=b1*b2+m*(t1*b2+t2*b1+m*t1*t2) => a1*a2≡b1*b2(mod m) tЄZ. Сл-е 1. a1≡b1(mod m) и a2≡b2(mod m) и … an≡bn(mod m) => a1*a2*…an=b1*b2*…bn(mod m). 2. a≡b(mod m) => an≡bn(mod m). ҐnЄN. 3. a≡b(mod m) => k*a≡k*b(mod m), ҐkЄZ. 4. Выраж-я сост-е путем умнож-я, выч-я, слож-я срав-х чисел, срав-ы между собой по тому же модулю. 5. f(x)=a0*xn+ a1*xn-1+…+ an-1*x+an, мн-н с цкл-ми коэф-ми Ґх11,...ЄZ, тогда x1≡x2(mod m) => f(x1)≡f(x2)(mod m). 6. В сравн-х по mod m числах можно замен-ть слаг-е и множ-ли с сран-ми с ними числами. 4)На общий делитель взаим-о простой с mod m можно разд-ть обе части сравнения, оставив mod без измен-я. a*d=b*d(mod m) и НОД(d,m)=1 => a≡b(mod m). Док-во. a*d=b*d(mod m)=> m|(a*d-b*d) => m|d*(a-b). т.к. НОД(d,m)=1, то m|(a-b) => a≡b(mod m). Замтим, что если усл-е взаим-ной простоты не выпол-ся, то сокр-е обеих частей на одно и то же число можно привести к нарушению срав-ти. 5)a*d≡b*d(mod m*d) => a≡b(mod m), dЄN. Док-во. a*d≡b*d(mod m*d) => m*d|(a*d-b*d) => m*d|d*(a-b) => m|(a-b) => a≡b(mod m). 6) a≡b(mod m1) и a≡b(mod m2) => a≡b(mod[m1,m2]), [m1,m2]=НОК(m1,m2). Признак дел-ть на 3. m=3. a=an10n+ an-110n-1+… a110+a0. 10≡1(mod 3), 102≡1(mod 3), 103≡1(mod 3),… 10n≡1(mod 3). R3=a0r0+ a1r1+…+ anrn= a0 *1+ a1 *1+ …+an 1= a0+ a1+…+an. 3|a 3|R3. Признак дел-ти на 11: a=an10n+ an-110n-1+… a110+a0. r0=1. 10≡-1(mod 11), 102≡1(mod 11), 103≡-1(mod 11),… 10n≡(-1)n(mod 11). a≡R11(mod 11). R11=a0r0+ a1r1+…+ anrn= a0 -a1+ …+(-1)n an = (a0+ a2+…)-(a1+a3+…). 11|a 11|R11, т.е. число дел-ся на 11  на 11 дел-ся раз-ть суммы цифр числа стоящих на неч-й и чет-х местах.


Вопрос 15

Полная и приведенная с-а вычетов. Теор-а Эйлера и Ферма.

Все числа сравнимые с a по mod m объединим в одно мн-во, кот-е наз-м классом-вычитов по mod m. Обозн-м ā={xЄ|x≡a(mod m)}. Ґ предст-ль мн-ва ā наз-м вычитом. Рассм-м класс вычитов по mod m: ā={xЄ|x≡a(mod m)}. Т.к. сравн-е числа,т.е. все числа Є-щие одному и тому же классу вычитов по mod m имеют одинак-е ост-ки при делении на m, то и все различ-е классы вычитов можно обоз-ть с пом-ю этих ост-в,т.к. при делении Z на m получ-ся m ост-в 0,1,…, m-1, то и мн-во Z распад-ся на m классов 0,1,...m-1 (с черт-ми). Обоз-м мн-во всех классов-вычитов по mod m через Zm. Св-ва классов-вычитов: 1. ā={a+m*t|ҐtЄZ}. 2. xЄā ^ xЄđ => ā=đ. 3. ҐбЄā => б(с чер-й)=ā. 4. a≡d(mod m) => ā≡đ. 5. a≡0(mod m) => aЄ0(чер-й). 6. a=m*q+r, 0≤rm комут-ы, ассоц-ы и связ-ы дист-м законом. Это => из того, что соотв-е опре-и на этом мн-ве ком-ы, ассоц-ы и св-я дист-м законом. Нетру-о пров-ть, что класс 0(с чер-й) нейтр-й Эл-т относ-о «+», 1(с чер-й) нейтр-й эл-т относ-о «*». Т.о. мн-во Zm явл-ся кольцом относ-о «+», «*» классов-вычитов по mod m и кольцо Zm=(Zm,0(с чер-й), 1(с чер-й), +,-,*) наз-ся кольцом классов-вычитов по mod m. Т.к. число классов-вычитов всегда конечно и =m,то все кольца конечны.

Если из Ґ класса-вычитов по mod m взять по одному представ-ю, то получ-я с-а вычетов наз-я полной с-й вычитов по mod m. Н-р:1. полная с-а наим-х неот-х вычитов по mod m Rm={0,1,2,..m-1}, пол-я с-а наим-х полож-х вычитов по mod m Rm+={1,2,…m}, пол-я с-а абсолютно наим-х вычитов по mod m.

Ґ совокуп-ть m целых чисел х1, х2, …хm попарно не сравн-х между собой по mod образ-т полную с-у вычитов по mod m.