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奥数中关于余数的三大定理主要包括以下内容:
一、余数的加法定理
内容:两个整数$a$、$b$除以同一个非零整数$c$的余数之和,等于$a$与$b$的和除以$c$的余数。即:
$$
(a mod c + b mod c) mod c = (a + b) mod c
$$
示例:$23 div 5 = 4 cdots 3$,$16 div 5 = 3 cdots 1$,则$(23 + 16) div 5 = 39 div 5 = 7 cdots 4$,满足$3 + 1 equiv 4 mod 5$。
二、余数的乘法定理
内容:两个整数$a$、$b$除以同一个非零整数$c$的余数之积,等于$a$与$b$的积除以$c$的余数。即:
$$
(a mod c times b mod c) mod c = (a times b) mod c
$$
示例:$18 times 21 = 378$,$378 div 5 = 75 cdots 3$,满足$1 times 3 equiv 3 mod 5$。
三、同余定理
内容:若两个整数$a$、$b$除以同一个非零整数$m$的余数相同,则称$a$与$b$对模$m$同余,记作$a equiv b mod m$。即:
$$
a mod m = b mod m implies a equiv b mod m
$$
示例:$17 div 5 = 3 cdots 2$,$22 div 5 = 4 cdots 2$,则$17 equiv 22 mod 5$。
补充说明
余数的性质
- 余数必须小于除数(定理5);
- 若余数大于或等于除数,则需继续除法运算;
- 余数的和、差、积的余数可通过上述定理计算。
应用场景
这些定理在数论、组合数学及密码学中均有重要应用,例如中国剩余定理(可同时求解多个同余方程)。
通过掌握这三大定理,可以高效解决涉及余数的复杂计算问题。