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質數的整除性證明——同餘定理的應用

老鐵們關心質數的整除性的證明、推導過程和原理,博主之前的文章裡已經描述得很詳細了。在這裡再總結一下。假設我們有一個N位數的M,可以表示為

質數的整除性證明——同餘定理的應用


ci為每一位數字

設A≡a Mod m,那麼由同餘定理,假設F(A)為A的整係數多項式,那麼我們可以得到F(A)≡F(a) Mod m,如下式,具體證明過程參見博主前幾篇描述:

質數的整除性證明——同餘定理的應用

因此,十進位制數M就相當於上式A=10的狀況,則我們可以得到如下結論:

質數的整除性證明——同餘定理的應用


即最後一位能整除2,5,那麼原數就能整除它

質數的整除性證明——同餘定理的應用


即每位數字之和能整除3,9,那麼原數就能整除它

質數的整除性證明——同餘定理的應用


即從最右邊起,對每位順序加減,也即偶數位的數字和減去奇數位的數字和。如結果能整除11,原數就能整除它

質數的整除性證明——同餘定理的應用


把原數二位分割後相加,若結果能整除11,則原數就能整除它

質數的整除性證明——同餘定理的應用


分割後的數字,從右開始順序加減,也即偶數位的和減去奇數位的和,若結果能整除7,11,13,則原數也能整除它

質數的整除性證明——同餘定理的應用


分割後的數字相加,若結果能整除37,則原數也能整除它

以上是幾個對10的整數冪同餘±1的幾個質數,整除規則相對簡單。很多質數對10的整數冪同餘不是±1的怎麼判斷呢?我們就以17舉例:17*6=102,對100餘數是-2,這個就比較麻煩了,因為按照同餘定理,需要對每兩位分割的數字乘以2的對應次冪再加減,如果M有很多位,這個方法將不具有可行性。

質數的整除性證明——同餘定理的應用


分割後的數字要乘以2的次冪再進行加減,比以上那些數麻煩很多,如果原數有很多位,這種方法就沒有可行性。

我們的解決方案就是截尾法。假設M的尾數為b,剩下的數字為a,則M=10a+b,截尾法就是依據同餘定理,將a的係數化為1。也就是把N位數的M,轉換為N-1位的Q

下面以17為例,如果10a+b能夠被17整除,那麼5(10a+b)也可以被17整除,而5(10a+b)=50a+5b=51a-a+5b=51a-(a-5b),51=3*17可以整除17,因此,M=10a+b與a-5b對17同餘,M是否整除17相當於a-5b是否整除17。也就是截斷M的尾數後,還要減去尾數的5倍,如果結果能被17整除,那麼原數就能被17整除。如此繼續進行,直到結果能夠容易判斷為止。

其他質數也是類似,目的就是將a的係數簡化為1,具體演算法的C#程式碼和註釋描述如下:

static int GetPrimeRuleParam(int prime)
{
      switch(prime % 10)
    {
      case 3:   return (1+prime*3)/10;//尾數為3,該數的三倍加一再除以10
        //13->4,23->7,43->13,53->16,73->22,83->25
      case 9:   return (1+prime)/10;//尾數為9,該數加一再除以10
        //19->2,29->3,59->6,79->8,89->9
      case 7:   return (1-prime*3)/10;//尾數為7,用一減去該數的三倍再除以10
        //7->-2, 17->-5, 37->-11, 47->-14, 67->-20, 97->-29
      case 1:   return (1-prime)/10;//尾數為1,用一減去該數再除以10
        //11->-1,31->-3,41->-4,61->-6,71->-7
      default:  return 0;//尾數為其他,不是質數,返回0
    }
}
分類: 教育
時間: 2021-09-17

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