Number Theory: Structures, Examples, and Problems



Download 1,87 Mb.
Pdf ko'rish
bet30/125
Sana08.02.2022
Hajmi1,87 Mb.
#434761
1   ...   26   27   28   29   30   31   32   33   ...   125
Bog'liq
Titu Andreescu, Dorin Andrica Number Theory Str

1.7
Numerical Systems
1.7.1
Representation of Integers in an Arbitrary Base
The fundamental result in this subsection is given by the following theorem:


1.7. Numerical Systems
37
Theorem 1.7.1.
Let b be an integer greater than
1
. For any integer n

1
there
is a unique system
(
k
,
a
0
,
a
1
, . . . ,
a
k
)
of integers such that
0

a
i

b

1
,
i
=
0
,
1
, . . . ,
k, a
k
=
0
, and
n
=
a
k
b
k
+
a
k

1
b
k

1
+ · · · +
a
1
b
+
a
0
.
(
1
)
Proof.
For the existence, we repeatedly apply the division algorithm:
n
=
q
1
b
+
r
1
,
0

r
1

b

1
,
q
1
=
q
2
b
+
r
2
,
0

r
2

b

1
,
. . .
q
k

1
=
q
k
b
+
r
k
,
0

r
k

b

1
,
where
q
k
is the last nonzero quotient.
Let
a
0
=
r
1
=
n

q
1
b
,
a
1
=
q
1

q
2
b
, . . . ,
a
k

1
=
q
k

1

q
k
b
,
a
k
=
q
k
.
Then
k
i
=
0
a
i
b
i
=
k

1
i
=
0
(
q
i

q
i
+
1
b
)
b
i
+
q
k
b
k
=
q
0
+
k
i
=
1
q
i
b
i

k
i
=
1
q
i
b
i
=
q
0
=
n
.
For the uniqueness, assume that
n
=
c
0
+
c
1
b
+ · · · +
c
h
b
h
is another such
representation.
If
h
=
k
, for example
h
>
k
, then
n

b
h

b
k
+
1
. But
n
=
a
0
+
a
1
b
+ · · · +
a
k
b
k

(
b

1
)(
1
+
b
+ · · · +
b
k
)
=
b
k
+
1

1
<
b
k
+
1
,
a contradiction.
If
h
=
k
, then
a
0
+
a
1
b
+ · · · +
a
k
b
k
=
c
0
+
c
1
b
+ · · · +
c
k
b
k
,
and so
b
|
a
0

c
0
. On the other hand,
|
a
0

c
0
|
<
b
; hence
a
0
=
c
0
, Therefore
a
1
+
a
2
b
+ · · · +
a
k
b
k

1
=
c
1
+
c
2
b
+ · · · +
c
k
b
k

1
.
Repeating the procedure above, it follows that
a
1
=
c
1
,
a
2
=
c
2
, . . .
,
a
k
=
c
k
.
Relation (1) is called
the base-b representation
of
n
and is denoted by
n
=
a
k
a
k

1
· · ·
a
0
(
b
)
The usual
decimal representation
corresponds to
b
=
10.


38
I Fundamentals, 1. Divisibility
Examples.
(1) 4567
=
4
·
10
3
+
5
·
10
2
+
6
·
10
+
7
=
4567
(
10
)
.
(2) Let us write 1010011
(
2
)
in base 10. We have
1010011
(
2
)
=
1
·
2
6
+
0
·
2
5
+
1
·
2
4
+
0
·
2
3
+
0
·
2
2
+
1
·
2
+
1
=
64
+
16
+
2
+
1
=
83
.
(3) Let us write 1211 in base 3. As above, dividing by 3 successively, the
remainders give the digits of the base-3 representation, beginning with the last.
The first digit is the last nonzero quotient. We can arrange the computations as
follows:
1211 3
1209 403 3
2
402 134 3
1
132 44 3
2
42 14 3
2
12 4 3
2
3
1
1
Hence 1211
=
1122212
(
3
)
.
1.7.2
Divisibility Criteria in the Decimal System
We will prove some divisibility criteria for integers in decimal representation. In
this subsection, we will write
n
=
a
h
a
h

1
· · ·
a
0
with the understanding that we
operate in base 10.
Criterion 1.
(a) The integer n
=
a
h
a
h

1
· · ·
a
0
is divisible by
3
if and only if the
sum s
(
n
)
of its digits is divisible by
3
.
(b) The integer n
=
a
h
a
h

1
· · ·
a
0
is divisible by
9
if and only if s
(
n
)
is divisi-
ble by
9
.
Proof.
We have 10
k

1
(
mod 9
)
, since 10

1
(
mod 9
)
; hence
n
=
h
k
=
0
a
k
10
k

h
k
=
0
a
k

s
(
n
) (
mod 9
).
Both conclusions follow.
Criterion 2.
The integer n
=
a
h
a
h

1
· · ·
a
0
is divisible by
11
if and only if a
0

a
1
+ · · · +
(

1
)
h
a
h
is divisible by
11
.
Proof.
We have 10
k
=
(
11

1
)
k

(

1
)
k
(
mod 11
)
; hence
n
=
h
k
=
0
a
k
10
k

h
k
=
0
(

1
)
k
a
k
(
mod 11
),
and the conclusion follows.


1.7. Numerical Systems
39
Criterion 3.
The integer n
=
a
h
a
h

1
· · ·
a
0
is divisible by
7
,
11
, or
13
if and only
if a
h
a
h

1
· · ·
a
3

a
2
a
1
a
0
has this property.
Proof.
We have
n
=
a
2
a
1
a
0
+
(
1001

1
)
a
h
a
h

1
· · ·
a
3
=
(
7
·
11
·
13
)
a
h
a
h

1
· · ·
a
3

(
a
h
a
h

1
· · ·
a
3

a
2
a
1
a
0
),
hence the desired conclusion.
Criterion 4.
The integer n
=
a
h
a
h

1
· · ·
a
0
is divisible by
27
or
37
if and only if
a
h
a
h

1
· · ·
a
3
+
a
2
a
1
a
0
has this property.
Proof.
We have
n
=
a
2
a
1
a
0
+
(
999
+
1
)
a
h
a
h

1
· · ·
a
3
=
(
27
·
37
)
a
h
a
h

1
· · ·
a
3
+
(
a
h
a
h

1
· · ·
a
3
+
a
2
a
1
a
0
),
and the conclusion follows.
Examples.
(1) The integer 123456789 is divisible by 9 because the sum of its
digits 1
+
2
+ · · · +
9
=
45 has this property (Criterion 1(b)).
(2) The integer 20
. . .
04
2004
is not a perfect square because the sum of its digits is
6, a multiple of 3 but not of 9; hence the integer itself has these properties (Criteria
1(a) and 1(b)).
(3) All integers of the form
abcde f
, where
a
+
c
+
e
=
8 and
b
+
d
+
f
=
19,
are divisible by 99, because
a
+
b
+
c
+
d
+
f
=
8
+
19, a multiple of 9, and
f

e
+
d

c
+
b

a
=
19

8, a multiple of 11, and the conclusion follows
from Criteria 1(b) and 2.
(4) For any nonzero digit
a
, the integer
a
1234567 is not divisible by 37. In-
deed, applying Criterion 4, we have
a
1234
+
567
=
a
1801 and
a
1
+
801
=
8
a
2
=
800
+
10
a
+
2
=
37
·
21
+
10
a
+
25. The integer 10
a
+
25
=
5
(
2
a
+
5
)
is not
divisible by 37 because 7

2
a
+
5

23.
Problem 1.7.1.
Find all integers written as abcd in decimal representation and
dcba in base
7
.
Solution.
We have
abcd
(
10
)
=
dcba
(
7
)

999
a
+
93
b
=
39
c
+
342
d

333
a
+
31
b
=
13
c
+
114
d
;
hence
b

c
(
mod 3
)
. Since
b
,
c
∈ {
0
,
1
,
2
,
3
,
4
,
5
,
6
}
, the possibilities are:
(i)
b
=
c
;
(ii)
b
=
c
+
3;
(iii)
b
+
3
=
c
.


40

Download 1,87 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   ...   26   27   28   29   30   31   32   33   ...   125




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©hozir.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling

kiriting | ro'yxatdan o'tish
    Bosh sahifa
юртда тантана
Боғда битган
Бугун юртда
Эшитганлар жилманглар
Эшитмадим деманглар
битган бодомлар
Yangiariq tumani
qitish marakazi
Raqamli texnologiyalar
ilishida muhokamadan
tasdiqqa tavsiya
tavsiya etilgan
iqtisodiyot kafedrasi
steiermarkischen landesregierung
asarlaringizni yuboring
o'zingizning asarlaringizni
Iltimos faqat
faqat o'zingizning
steierm rkischen
landesregierung fachabteilung
rkischen landesregierung
hamshira loyihasi
loyihasi mavsum
faolyatining oqibatlari
asosiy adabiyotlar
fakulteti ahborot
ahborot havfsizligi
havfsizligi kafedrasi
fanidan bo’yicha
fakulteti iqtisodiyot
boshqaruv fakulteti
chiqarishda boshqaruv
ishlab chiqarishda
iqtisodiyot fakultet
multiservis tarmoqlari
fanidan asosiy
Uzbek fanidan
mavzulari potok
asosidagi multiservis
'aliyyil a'ziym
billahil 'aliyyil
illaa billahil
quvvata illaa
falah' deganida
Kompyuter savodxonligi
bo’yicha mustaqil
'alal falah'
Hayya 'alal
'alas soloh
Hayya 'alas
mavsum boyicha


yuklab olish