|
|
Linia 1: |
Linia 1: |
− | <div style="text-align:right; font-size: 130%; font-style: italic; font-weight: bold;">22.12.2023</div> | + | <div style="text-align:right; font-size: 90%; font-style: italic; ">Wolność nie czyni ludzi szczęśliwymi, czyni ich po prostu ludźmi</div> |
| | | |
− | __FORCETOC__
| |
| | | |
| | | |
− | | + | {{Spoiler|Style=font-size:1.5em; color:#000|Show=Powitanie|Hide=Powitanie}} |
− | == Największy wspólny dzielnik ==
| + | *[[WOLNOŚĆ, PRAWDA, SPRAWIEDLIWOŚĆ, HONOR, MIŁOŚĆ, ...]] |
− | | |
− | <span id="H1" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Definicja H1</span><br/>
| |
− | Niech będą dane dwie liczby całkowite <math>a</math> i <math>b</math> niebędące jednocześnie zerami. Największym wspólnym dzielnikiem<ref name="GCD1"/> liczb <math>a</math> i <math>b</math> będziemy nazywali liczbę całkowitą <math>D</math> taką, że
| |
− | | |
− | :# <math> D \mid a \quad \text{i} \quad D \mid b</math>
| |
− | :# <math>\,\, d \mid a \quad \text{i} \quad \; d \mid b \qquad \Longrightarrow \qquad d \leqslant D</math>
| |
− | | |
− | gdzie <math>d</math> jest dowolną liczbą całkowitą.
| |
− | | |
− | | |
− | | |
− | <span id="H2" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Uwaga H2</span><br/>
| |
− | Tak zdefiniowaną liczbę <math>D</math> będziemy oznaczali przez <math>\gcd (a, b)</math>. Ponieważ <math>1 \mid a \;</math> i <math>\; 1 \mid b</math>, to z definicji wynika natychmiast, że <math>\gcd (a, b) \geqslant 1</math>.
| |
− | | |
− | | |
− | | |
− | <span id="H3" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Zadanie H3</span><br/>
| |
− | Pokazać, że
| |
− | | |
− | ::<math>d \mid \gcd (a, b) \qquad \Longleftrightarrow \qquad d \mid a \quad \text{i} \quad d \mid b</math>
| |
− | | |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Rozwiązanie|Hide=Ukryj rozwiązanie}}
| |
− | | |
− | <math>\Large{\Longrightarrow}</math>
| |
− | | |
− | Z założenia <math>d \mid \gcd (a, b)</math>. Z definicji największego wspólnego dzielnika <math>\gcd (a, b) \mid a</math>, zatem <math>d \mid a</math>. Analogicznie pokazujemy, że <math>d \mid b</math>.
| |
− | | |
− | <math>\Large{\Longleftarrow}</math>
| |
− | | |
− | Z założenia <math>a = r d</math>, <math>b = s d</math>. Z lematu Bézouta (zobacz C73) istnieją takie liczby całkowite <math>x, y</math>, że
| |
− | | |
− | ::<math>\gcd (a, b) = a x + b y = r d x + s d y = d (r x + s y)</math>
| |
− | | |
− | Zatem <math>d \mid \gcd (a, b)</math>.<br/>
| |
− | □
| |
| {{\Spoiler}} | | {{\Spoiler}} |
| | | |
| + | {{Spoiler|Style=font-size:1.5em; color:#000|Show=Brak kary śmierci w kodeksie karnym jest pogardą dla ofiar|Hide=Brak kary śmierci w kodeksie karnym jest pogardą dla ofiar}} |
| + | <br/><div style="font-size: 95%; line-height: 1.1em; font-style: italic; font-weight: bold;color: #808080;">Prawa ustanowione są dla sprawiedliwych nie dlatego, by nie popełniali nieprawości, lecz by jej nie doznawali.</div> |
| + | [[File:Epikur83x100.png|50px]]<span style="font-size: 90%; line-height: 1.1em; font-style: italic; font-weight: bold; color: #808080;"> Epikur</span><br/><br/> |
| | | |
| + | <div style="font-size: 95%; line-height: 1.1em; font-style: italic; font-weight: bold;color: #808080;">Jestem głosem zamordowanych. Jestem głosem tych, których godność i prawo do życia uczyniono mniej znaczącymi od godności i prawa do życia morderców. Jestem głosem tych, którzy nie mogą się już bronić. Jestem głosem niezgody na Twoje milczenie.</div><br/> |
| | | |
− | <span id="H4" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Twierdzenie H4</span><br/>
| + | *[[NIE!]] |
− | Jeżeli liczby całkowite <math>a, b</math> nie są jednocześnie równe zero i <math>\gcd (a, b) = a x + b y</math>, to <math>\gcd (x, y) = 1</math>.
| + | *[[Brak kary śmierci w kodeksie karnym jest pogardą dla ofiar]] |
− | | + | *[[Śmierć i Sprawiedliwość (Edward I. Koch)]] |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Dowód|Hide=Ukryj dowód}}
| + | *[[Pamiętajmy, że to co tolerujemy na nic więcej nie zasługuje]] |
− | Z lematu Bézouta (zobacz C73) wiemy, że liczby całkowite <math>x, y</math> zawsze istnieją. Niech <math>\gcd (a, b) = d > 0</math>, zatem <math>a = d k</math> i <math>b = d m</math>, czyli
| + | *[[Strzeżcie się fałszywych proroków]] |
− | | + | *[[Dlaczego Jezus, przybywszy do świątyni, powywracał kupcom stoły?]] |
− | ::<math>(d k) x + (d m) y = d</math> | + | *[[Rozmowa Chrześcijanina i Człowieka Postępu o karze śmierci]] |
− | | + | *[[Bezcenne czy przecenione?]] |
− | Co oznacza, że <math>k x + m y = 1</math>, ale <math>\gcd (x, y)</math> jest dzielnikiem <math>k x + m y</math> (bo jest dzielnikiem <math>x</math> i <math>y</math>), zatem <math>\gcd (x, y) \mid 1</math>, czyli <math>\gcd (x, y) = 1</math>. Co należało pokazać.<br/>
| + | *[[Porozmawiajmy o argumentach (1)]] |
− | □
| + | *[[Porozmawiajmy o argumentach (2)]] |
− | {{\Spoiler}}
| + | *[[Porozmawiajmy o argumentach (3)]] |
− | | + | *[[Porozmawiajmy o argumentach (4)]] |
− | | + | *[[Porozmawiajmy o argumentach (5)]] |
| + | *[[Porozmawiajmy o argumentach – „Rozważania… ” Camusa]] |
| + | *[[Albert Camus – fobia czy rzeczywistość?]] |
| + | *[[George Orwell – uraz psychiczny czy rzeczywistość?]] |
| + | *[[Księga powtórnie powtórzonego prawa]] |
| + | *[[CBOS – czy poznamy stosunek Polaków do kary śmierci?]] |
| + | *[[Jak postęp zapewnił bezpieczeństwo mordercom i zbrodniarzom]] |
| + | *[[Jak to z moratorium było|Jak to z moratorium było - uzupełnienie!]] |
| + | *[[Kara śmierci: topór kontra karabin maszynowy (USA)]] |
| + | *[[Morderstwa, egzekucje, odstraszanie - amerykański eksperyment]] |
| + | *[[Stany Zjednoczone, Murzyni, zabójstwa, kara śmierci i odstraszanie]] |
| + | *[[Kara śmierci w Stanach Zjednoczonych]] |
| + | *[[Czy kara śmierci ratuje życie?]] |
| + | *[[Kara śmierci: topór kontra karabin maszynowy (Japonia)]] |
| + | *[[Kara śmierci: kto nie ma topora, a kto ma karabin (Polska)]] |
| + | *[[Kara śmierci: lista państw świata według wskaźnika reakcji]] |
| + | *[[Czy kara śmierci odstrasza?]] |
| + | *[[Pomyłki sądowe – mordercy którym pozwolono zabić ponownie]] |
| + | *[[Za drugą szansę zabójcy możesz zapłacić życiem]] |
| + | *[[Lepiej, aby zginęło stu niewinnych, niż gdyby jeden winny miał zginąć]] |
| + | *[[Crime International – Polska 2015]] |
| + | *[[Crime International – Polska 2016]] |
| + | *[[Crime International – Polska 2017]] |
| + | *[[Crime International – Polska 2018]] |
| + | *[[Wielokrotni mordercy – typologia i przykłady]] |
| + | *[[Prawie niewinni mordercy. Co jeszcze jesteś gotów dla nich uczynić?]] |
| + | *[[Prawa człowieka czy prawa bandyty? Przyrodzona godność ludzka]] |
| + | *[[Arthur Schopenhauer: godność ludzka czyli nowe szaty króla]] |
| + | *[[Prawo do życia, czyli zwycięstwo hipokryzji]] |
| + | *[[Sąd Najwyższy USA: czarne jest najpiękniejsze]] |
| + | *[[Pomyłka sądowa – prawie niewinny morderca Marlene Miller]] |
| + | *[[Banalizacja zła]] |
| + | *[[Krótkie historie o zabijaniu]] |
| + | *[[Kara śmierci – cytaty]] |
| | | |
− | <span id="H5" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Twierdzenie H5</span><br/>
| |
− | Niech <math>a, b, k \in \mathbb{Z}</math>. Prawdziwy jest wzór
| |
| | | |
− | ::<math>\gcd (a + k b, b) = \gcd (a, b)</math>
| |
| | | |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Dowód|Hide=Ukryj dowód}}
| + | [https://drive.google.com/uc?export=download&id=0B1HrFK-3gYNvRC1JT0Q2T2dyeVU Pobierz artykuły dotyczące kary śmierci – plik PDF] |
− | Niech <math>d_1 = \gcd (a + k b, b) \;</math> i <math>\; d_2 = \gcd (a, b)</math>.
| |
| | | |
− | Z definicji <math>d_1 \mid (a + k b) \;</math> i <math>\; d_1 \mid b</math>, zatem <math>a + k b = x d_1 \;</math> i <math>\; b = y d_1</math>, czyli <math>a + k x d_1 = x d_1</math>, skąd natychmiast wynika, że <math>d_1 \mid a</math>. Ponieważ <math>d_1 \mid b</math>, to <math>d_1 \mid d_2</math> (zobacz [[#H3|H3]]).
| |
| | | |
− | Z definicji <math>d_2 \mid a \;</math> i <math>\; d_2 \mid b</math>, zatem <math>d_2 \mid (a + k b) \;</math> i <math>\; d_2 \mid b</math>, czyli <math>d_2 \mid d_1</math>.
| |
| | | |
− | Ponieważ <math>d_1 \mid d_2 \;</math> i <math>\; d_2 \mid d_1</math>, to <math>| d_1 | = | d_2 |</math>. Co kończy dowód.<br/>
| |
− | □
| |
| {{\Spoiler}} | | {{\Spoiler}} |
| | | |
− | | + | {{Spoiler|Style=font-size:1.5em; color:#000|Show=Historia|Hide=Historia}} |
− | | + | *[[Hańba i chwała - II Rzeczpospolita]] |
− | <span id="H6" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Twierdzenie H6</span><br/>
| + | *[[Hańba i chwała - II Wojna Światowa]] |
− | Niech <math>a, b, m \in \mathbb{Z}</math>. Prawdziwa jest następująca równoważność
| + | *[[Hańba i chwała – Powstanie Warszawskie]] |
− | | + | *[[Hańba i chwała – Stalin'44]] |
− | ::<math>\gcd (a, m) = 1 \quad \text{i} \quad \gcd (b, m) = 1 \quad \qquad \Longleftrightarrow \quad \qquad \gcd (a b, m) = 1</math>
| + | *[[Hańba i chwała – sieroty po II RP]] |
− | | + | *[[Hańba i chwała – policzmy głosy]] |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Dowód|Hide=Ukryj dowód}} | + | *[[Czy niemiecką mordownię z lat 1939-45 można nazywać okupacją?]] |
− | | + | *[[Niemiecka Mordownia 1939-1945]] |
− | <math>\Large{\Longrightarrow}</math>
| + | *[[Bandyci, mordercy i towarzysze]] |
− | | + | *[[Poeci, pisarze i towarzysze]] |
− | Niech <math>\gcd (a b, m) = d</math>. Z definicji <math>d \mid a b</math> i <math>d \mid m</math>. Gdyby było <math>d > 1</math>, to istniałaby liczba pierwsza <math>p</math> taka, że <math>p \mid d</math> i mielibyśmy <math>p \mid a b</math> i <math>p \mid m</math>. Jeżeli <math>p \mid a b</math>, to <math>p \mid a</math> lub <math>p \mid b</math> (zobacz C74). W przypadku, gdy <math>p \mid a</math> dostajemy <math>\gcd (a, m) \geqslant p > 1</math>, wbrew założeniu, że <math>\gcd (a, m) = 1</math>. Analogicznie pokazujemy sprzeczność, gdy <math>p \mid b</math>.
| + | *[[Szymborska – ciszej nad tą trumną]] |
− | | |
− | <math>\Large{\Longleftarrow}</math>
| |
− | | |
− | Niech <math>\gcd (a, m) = d</math>. Z definicji <math>d \mid a</math> i <math>d \mid m</math>, zatem również <math>d \mid a b</math> i <math>d \mid m</math>. Mamy stąd
| |
− | | |
− | ::<math>1 = \gcd (a b, m) \geqslant d \geqslant 1</math>
| |
− | | |
− | Czyli musi być <math>d = 1</math>. Analogicznie pokazujemy, że <math>\gcd (b, m) = 1</math>.<br/>
| |
− | □
| |
| {{\Spoiler}} | | {{\Spoiler}} |
| | | |
| + | {{Spoiler|Style=font-size:1.5em; color:#000|Show=Powstanie Warszawskie|Hide=Powstanie Warszawskie}} |
| + | <br/><div style="font-size: 110%; line-height: 1.1em; font-style: italic; font-weight: bold;color: #808080;">Celem wojny nie jest śmierć za ojczyznę, ale sprawienie, aby tamci skurwiele umierali za swoją.</div> |
| + | [[File:Patton94x133.png|45px]]<span style="font-size: 110%; line-height: 1.1em; font-style: italic; font-weight: bold; color: #808080;"> gen. George Patton</span><br/><br/> |
| | | |
− | | + | *[[POMNIK TRUPA]] |
− | <span id="H7" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Twierdzenie H7</span><br/>
| + | *[[Hańba i chwała – Powstanie Warszawskie]] |
− | Dla <math>a, b, m \in \mathbb{Z}</math> jest
| + | *[[Hańba i chwała – Stalin'44]] |
− | | + | *[[Hańba i chwała – sieroty po II RP]] |
− | ::<math>\gcd (a b, m) \mid \gcd (a, m) \cdot \gcd (b, m)</math>
| + | *[[Hańba i chwała – policzmy głosy]] |
− | | |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Dowód|Hide=Ukryj dowód}}
| |
− | Wprowadźmy oznaczenia
| |
− | | |
− | ::<math>r = \gcd (a b, m)</math>
| |
− | | |
− | ::<math>s = \gcd (a, m)</math>
| |
− | | |
− | ::<math>t = \gcd (b, m)</math>
| |
− | | |
− | Z lematu Bézouta (zobacz C73) istnieją takie liczby <math>x, y, X, Y</math>, że
| |
− | | |
− | ::<math>s = a x + m y</math>
| |
− | | |
− | ::<math>t = b X + m Y</math>
| |
− | | |
− | Zatem
| |
− | | |
− | ::<math>s t = (a x + m y) (b X + m Y) = a b x X + a m x Y + m b y X + m^2 y Y</math>
| |
− | | |
− | ale <math>r \mid a b</math> i <math>r \mid m</math>, skąd otrzymujemy, że <math>r \mid s t</math>. Co należało pokazać.<br/>
| |
− | □
| |
| {{\Spoiler}} | | {{\Spoiler}} |
| | | |
− | | + | {{Spoiler|Style=font-size:1.5em; color:#000|Show=Polska|Hide=Polska}} |
− | | + | *[[Manewry polityczne i nie tylko]] |
− | <span id="H8" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Twierdzenie H8</span><br/>
| + | *[[Referendum, wybory, jednomandatowe okręgi wyborcze (1)]] |
− | Jeżeli liczby <math>a, b</math> są względnie pierwsze, to
| + | *[[Referendum, wybory, jednomandatowe okręgi wyborcze (2)]] |
− | | + | *[[Referendum, wybory, jednomandatowe okręgi wyborcze (3)]] |
− | ::<math>\gcd (a b, m) = \gcd (a, m) \cdot \gcd (b, m)</math>
| + | *[[Refleksje]] |
− | | + | *[[Kreacja pieniądza. Rząd vs. banki.]] |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Dowód|Hide=Ukryj dowód}} | + | *[[III RP – kraj w którym żyjesz]] |
− | Wprowadźmy oznaczenia
| + | *[[III RP - krajem faszystów]] |
− | | + | *[[Konsultacje KRRiT - odpowiedź]] |
− | ::<math>r = \gcd (a b, m)</math>
| + | *[[Co stało by się ze światem, gdyby krowy zrozumiały, że potrafią latać?]] |
− | | + | *[[Pełnosprawni też mają prawa!]] |
− | ::<math>s = \gcd (a, m)</math>
| + | *[[Smoleńskie pytania]] |
− | | + | *[[Dlaczego należy zlikwidować abonament RTV]] |
− | ::<math>t = \gcd (b, m)</math>
| + | *[[Bajki o braniu odpowiedzialności]] |
− | | + | *[[Nieudolność może być przestępstwem]] |
− | Z założenia <math>\gcd (a, b) = 1</math>. Ponieważ <math>s \mid a</math> oraz <math>t \mid b</math>, to <math>\gcd (s, t) = 1</math>, zatem (zobacz C75)
| + | *[[Panie premierze, coś trzeba zrobić!]] |
− | | + | *[[Nie jestem Charlie]] |
− | ::<math>s \mid a \qquad \,\, \text{i} \qquad t \mid b \qquad \qquad \;\, \Longrightarrow \qquad \qquad s t \mid a b</math>
| + | *[[Polska – Chiny. Szokujące porównanie.]] |
− | | + | *[[Nadzwyczajne przemówienie]] |
− | ::<math>s \mid m \qquad \text{i} \qquad t \mid m \qquad \qquad \Longrightarrow \qquad \qquad s t \mid m</math>
| + | *[[Europa czy dyktatura ciemniaków?]] |
− | | + | *[[HejtStop kontra Pudzianowski]] |
− | Wynika stąd, że <math>s t \mid \gcd (a b, m)</math>, czyli <math>s t \mid r</math>. Z poprzedniego twierdzenia wiemy, że <math>r \mid s t</math>, zatem <math>|r| = |s t|</math>. Co kończy dowód.<br/>
| + | *[[Demokracja czy dyktatura Sądu Najwyższego?]] |
− | □
| + | *[[Witaj w świecie obrońców zygot i przyjaciół morderców]] |
| + | *[[Ksenofobia może uratować ci życie]] |
| + | *[[UE – 27 milczących ludzi]] |
| + | *[[Przemówienie prezydenta Donalda Trumpa w Warszawie]] |
| + | *[[Wieluń]] |
| + | *[[Bezpłodność. Feminizm. Homoseksualizm. Czy damy radę?]] |
| + | *[[Murzyni. Czy czarne jest piękne?]] |
| + | *[[IQ, rozkład Gaussa i czarno-białe konsekwencje]] |
| + | *[[Aborcja – orzeczenie Trybunału Konstytucyjnego z 1997 roku]] |
| {{\Spoiler}} | | {{\Spoiler}} |
| | | |
− | | + | {{Spoiler|Style=font-size:1.5em; color:#000|Show=Prawo – artykuł 257 kodeksu karnego|Hide=Prawo – artykuł 257 kodeksu karnego}} |
− | | + | *[[Co nam jeszcze wolno powiedzieć?]] |
− | <span id="H9" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Twierdzenie H9</span><br/>
| + | *[[Artykuł 257 kodeksu karnego – dalsze rozważania]] |
− | Jeżeli liczby <math>b, m</math> są względnie pierwsze, to
| + | *[[Małpy w zoo]] |
− | | + | *[[HejtStop kontra Pudzianowski]] |
− | ::<math>\gcd (a b, m) = \gcd (a, m)</math>
| |
− | | |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Dowód|Hide=Ukryj dowód}} | |
− | Wprowadźmy oznaczenia
| |
− | | |
− | ::<math>r = \gcd (a b, m)</math>
| |
− | | |
− | ::<math>s = \gcd (a, m)</math>
| |
− | | |
− | Z lematu Bézouta istnieją takie liczby <math>x, y</math>, że
| |
− | | |
− | ::<math>r = a b x + m y</math>
| |
− | | |
− | Ale <math>s \mid a \;</math> i <math>\; s \mid m</math>, zatem <math>s \mid r</math>.
| |
− | | |
− | Z założenia <math>\gcd (b, m) = 1</math>, zatem z twierdzenia [[#H7|H7]] wynika natychmiast, że <math>r \mid s</math>. Ponieważ <math>s \mid r \;</math> i <math>\; r \mid s</math>, to <math>| r | = | s |</math>. Co należało pokazać.<br/>
| |
− | □
| |
| {{\Spoiler}} | | {{\Spoiler}} |
| | | |
| + | {{Spoiler|Style=font-size:1.5em; color:#000|Show=Lewactwo|Hide=Lewactwo}} |
| + | <br/><div style="font-size: 95%; line-height: 1.1em; font-style: italic; font-weight: bold;color: #808080;">Nie logika, lecz chęć szczera zrobi z ciebie myśliciela.</div><br/> |
| | | |
| + | <div style="font-size: 95%; line-height: 1.1em; font-style: italic; font-weight: bold;color: #808080;">Nam bajki trzeba pisać. Powiem więcej: brednie... Niech przy naszych bajkach nawet prawda zblednie.</div><br/> |
| | | |
− | <span id="H10" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Twierdzenie H10</span><br/> | + | <div style="font-size: 95%; line-height: 1.1em; font-style: italic; font-weight: bold;color: #808080;">Ślepi prowadzą ociemniałych ku świetlanej przyszłości.</div><br/> |
− | Jeżeli liczby <math>a, b</math> nie są jednocześnie równe zero i <math>m \neq 0</math>, to
| |
− | | |
− | ::<math>\gcd (a m, b m) = | m | \cdot \gcd (a, b)</math>
| |
− | | |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Dowód|Hide=Ukryj dowód}}
| |
− | Oznaczmy <math>d = \gcd (a, b) \;</math> i <math>\; D = \gcd (a m, b m)</math>. Pokażemy, że <math>d m \mid D</math>.
| |
| | | |
− | <div style="margin-top: 1.5em; margin-bottom: 1em;"> | + | <div style="font-size: 95%; line-height: 1.1em; font-style: italic; font-weight: bold;color: #808080;">Czytasz: "Dla nas najważniejszy jest człowiek" i myślisz, że to o Tobie mówią? To błąd. Człowiek to pederasta, lesbijka, zboczeniec, morderca, gwałciciel, złodziej, bandyta, feministka, uchodźca, imigrant, a w ostateczności niepełnosprawny. Jeśli nie zaliczasz się do wymienionych, to nie o Tobie mówią...</div><br/> |
− | ::<math> | |
− | \begin{array}{llll}
| |
− | d = \gcd (a, b) & \qquad \Longrightarrow \qquad & d \mid a \quad \text{i} \quad d \mid b & \text{(zobacz H3)} \\
| |
− | & & & \\
| |
− | & \qquad \Longrightarrow \qquad & d m \mid a m \quad \text{i} \quad d m \mid b m & \\
| |
− | & & & \\
| |
− | & \qquad \Longrightarrow \qquad & d m \mid \gcd (a m, b m) & \text{(zobacz H3)} \\
| |
− | & & & \\
| |
− | & \qquad \Longrightarrow \qquad & d m \mid D & \\
| |
− | \end{array}
| |
− | </math> | |
− | </div> | |
| | | |
− | Pokażemy, że <math>D \mid d m</math>.
| + | <div style="font-size: 95%; line-height: 1.1em; font-style: italic; font-weight: bold;color: #808080;">Nawet Kościół nie obieca wam takiego raju w niebie, jaki lewactwo obieca wam na ziemi.</div><br/> |
| | | |
− | <div style="margin-top: 1.5em; margin-bottom: 1em;">
| + | *[[Zrówność jako podstawa lewackiej ideologii]] |
− | ::<math>
| + | *[[Lewactwo – przyczyny politycznego obłędu (Lyle Rossiter)]] |
− | \begin{array}{llll}
| + | *[[Bezpłodność. Feminizm. Homoseksualizm. Czy damy radę?]] |
− | d = \gcd (a, b) & \qquad \Longrightarrow \qquad & d = a x + b y & \text{(lemat Bézouta C73)} \\
| |
− | & & & \\
| |
− | & \qquad \Longrightarrow \qquad & d m = a m x + b m y & \\
| |
− | & & & \\
| |
− | & \qquad \Longrightarrow \qquad & D \mid d m & \\
| |
− | \end{array}
| |
− | </math>
| |
− | </div>
| |
− | | |
− | Ostatnia implikacja korzysta z tego, że <math>D \mid a m \;</math> i <math>\; D \mid b m</math> (zobacz [[#H3|H3]]). Ponieważ <math>d m \mid D \;</math> i <math>\; D \mid d m</math>, to <math>| D | = | d m |</math>. Co należało pokazać.<br/>
| |
− | □
| |
| {{\Spoiler}} | | {{\Spoiler}} |
| | | |
− | | + | {{Spoiler|Style=font-size:1.5em; color:#000|Show=Pederaści, lesbijki i homopropaganda|Hide=Pederaści, lesbijki i homopropaganda}} |
− | | + | *[[Marsz ku tęczy]] |
− | <span style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Zadanie H11</span><br/>
| + | *[[Pederaści i lesbijki – cud uzdrowienia]] |
− | Pokazać, że jeżeli liczby <math>a, b</math> nie są jednocześnie równe zero, to
| + | *[[Domagajmy się ustawy zakazującej homopropagandy!]] |
− | | + | *[[Czy już idą po Cejrowskiego?]] |
− | ::<math>\gcd \left( {\small\frac{a}{\gcd (a, b)}}, {\small\frac{b}{\gcd (a, b)}} \right) = 1</math>
| + | *[[Zrówność jako podstawa lewackiej ideologii]] |
− | | + | *[[Homopropaganda – 10 zasad prowadzenia debaty (Scott Lively)]] |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Rozwiązanie|Hide=Ukryj rozwiązanie}} | + | *[[Jak pokonać homopropagandę? (Scott Lively)]] |
− | Z twierdzenia H10 otrzymujemy
| + | *[[Jeśli kochasz swoje dzieci, protestuj przeciwko homopropagandzie]] |
− | | + | *[[Bezpłodność. Feminizm. Homoseksualizm. Czy damy radę?]] |
− | ::<math>\gcd (a, b) = \gcd \left( \gcd (a, b) \cdot {\small\frac{a}{\gcd (a, b)}}, \gcd (a, b) \cdot {\small\frac{b}{\gcd (a, b)}} \right)</math>
| + | *[[Komu zagraża tęczowa zaraza?]] |
− | | |
− | ::::<math>\;\;\;\; = \gcd (a, b) \cdot \gcd \left( {\small\frac{a}{\gcd (a, b)}}, {\small\frac{b}{\gcd (a, b)}} \right)</math>
| |
− | | |
− | Zatem
| |
− | | |
− | ::<math>\gcd \left( {\small\frac{a}{\gcd (a, b)}}, {\small\frac{b}{\gcd (a, b)}} \right) = 1</math>
| |
− | | |
− | Co należało pokazać.<br/>
| |
− | □
| |
| {{\Spoiler}} | | {{\Spoiler}} |
| | | |
− | | + | {{Spoiler|Style=font-size:1.5em; color:#000|Show=Wiersze|Hide=Wiersze}} |
− | | + | *[[NIE!]] |
− | <span id="H12" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Zadanie H12</span><br/>
| + | *[[ONI]] |
− | Pokazać, że <math>a \mid b</math> wtedy i tylko wtedy, gdy <math>a \mid \gcd (a, b)</math>.
| + | *[[Historia się powtarza]] |
− | | + | *[[MÓJ NARODZIE]] |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Rozwiązanie|Hide=Ukryj rozwiązanie}} | + | *[[Marsz ku tęczy]] |
− | | + | *[[Ludziom honoru]] |
− | <math>\Large{\Longrightarrow}</math>
| + | *[[POMNIK TRUPA]] |
− | | + | *[[Przyzwoitość]] |
− | Zakładając, że <math>a \mid b</math>, dostajemy
| + | *[[Wieluń]] |
− | | |
− | <div style="margin-top: 1.5em; margin-bottom: 1em;">
| |
− | ::<math>
| |
− | \begin{array}{llll}
| |
− | a \mid b & \qquad \Longrightarrow \qquad & b = k a & \\
| |
− | & & & \\
| |
− | & \qquad \Longrightarrow \qquad & \gcd (a, b) = \gcd (a, k a) = | a | \cdot \gcd (1, k) = | a | & \qquad \text{(zobacz H10)} \\
| |
− | & & & \\
| |
− | & \qquad \Longrightarrow \qquad & a \mid \gcd (a, b) & \\
| |
− | \end{array}
| |
− | </math>
| |
− | </div>
| |
− | | |
− | <math>\Large{\Longleftarrow}</math>
| |
− | | |
− | Jeżeli <math>a \mid \gcd (a, b)</math>, to <math>a \mid b</math> (zobacz [[#H3|H3]]). Co należało pokazać.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− | | |
− | | |
− | | |
− | <span id="H13" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Zadanie H13</span><br/>
| |
− | Niech <math>\gcd (a, d) = 1</math>. Pokazać, że <math>d \nmid a b</math> wtedy i tylko wtedy, gdy <math>d \nmid b</math>.
| |
− | | |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Rozwiązanie|Hide=Ukryj rozwiązanie}}
| |
− | Korzystając z rezultatu pokazanego w zadaniu [[#H12|H12]], dostajemy
| |
− | | |
− | <div style="margin-top: 1.5em; margin-bottom: 1em;">
| |
− | ::<math>
| |
− | \begin{array}{llll}
| |
− | d \nmid a b & \qquad \Longleftrightarrow \qquad & d \nmid \gcd (d, a b) & \\
| |
− | & & & \\
| |
− | & \qquad \Longleftrightarrow \qquad & d \nmid \gcd (d, b) & \text{(zobacz H9)} \\
| |
− | & & & \\
| |
− | & \qquad \Longleftrightarrow \qquad & d \nmid b & \\
| |
− | \end{array}
| |
− | </math>
| |
− | </div>
| |
− | | |
− | Co należało pokazać.<br/>
| |
− | □
| |
| {{\Spoiler}} | | {{\Spoiler}} |
| | | |
− | | + | {{Spoiler|Style=font-size:1.5em; color:#000|Show=Edukacja|Hide=Edukacja}} |
− | | + | *[[Twierdzenie Czebyszewa o funkcji π(n)|A. Twierdzenie Czebyszewa o funkcji <math>\pi (n)</math>]] |
− | <span id="H14" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Twierdzenie H14</span><br/>
| + | *[[Twierdzenie Czebyszewa o liczbie pierwszej między n i 2n|B. Twierdzenie Czebyszewa o liczbie pierwszej między <math>n</math> i <math>2 n</math>]] |
− | Jeżeli dodatnie liczby <math>a, b</math> są względnie pierwsze, to każdy dzielnik <math>d</math> iloczynu <math>a b</math> można przedstawić jednoznacznie w postaci <math>d = d_1 d_2</math>, gdzie <math>d_1 \mid a ,</math> <math>\; d_2 \mid b \;</math> <math>\text{i} \; \gcd (d_1, d_2) = 1</math>.
| + | *[[Ciągi liczbowe|C. Ciągi liczbowe]] |
− | | + | *[[Szeregi liczbowe|D. Szeregi liczbowe]] |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Dowód|Hide=Ukryj dowód}} | + | *[[Wzór Eulera-Maclaurina|E. Wzór Eulera-Maclaurina]] |
− | Niech <math>d_1 = \gcd (d, a) \;</math> i <math>\; d_2 = \gcd (d, b)</math>. Z twierdzenia [[#H8|H8]] mamy
| + | *[[Całkowanie numeryczne. Metoda Simpsona|F. Całkowanie numeryczne. Metoda Simpsona]] |
− | | + | *[[Największy wspólny dzielnik, element odwrotny modulo, funkcja Eulera|H. Największy wspólny dzielnik, element odwrotny modulo, funkcja Eulera]] |
− | ::<math>d_1 d_2 = \gcd (d, a) \cdot \gcd (d, b) = \gcd (d, a b) = d</math>
| + | *[[CRT, twierdzenia Lagrange'a, Wilsona i Fermata, kryterium Eulera, symbole Legendre'a i Jacobiego|J. CRT, twierdzenia Lagrange'a, Wilsona i Fermata, kryterium Eulera, symbole Legendre'a i Jacobiego]] |
− | | + | *[[Liczby kwadratowe i niekwadratowe modulo. Wybrane zagadnienia|K. Liczby kwadratowe i niekwadratowe modulo. Wybrane zagadnienia]] |
− | Bo z założenia <math>d \mid a b</math>. Z definicji największego wspólnego dzielnika i zadania [[#H3|H3]] dostajemy
| + | *[[Rząd liczby modulo i generatory modulo. Kongruencje wielomianowe. Lemat Hensela|L. Rząd liczby modulo i generatory modulo. Kongruencje wielomianowe. Lemat Hensela]] |
− | | + | *[[Testy pierwszości. Liczby pseudopierwsze Fermata i liczby silnie pseudopierwsze|M. Testy pierwszości. Liczby pseudopierwsze Fermata i liczby silnie pseudopierwsze]] |
− | ::<math>\gcd (d_1, d_2) = e \qquad \Longrightarrow \qquad e \mid d_1 \quad \text{i} \quad e \mid d_2</math>
| + | *[[Testy pierwszości. Liczby pseudopierwsze Lucasa i liczby silnie pseudopierwsze Lucasa. Test BPSW|N. Testy pierwszości. Liczby pseudopierwsze Lucasa i liczby silnie pseudopierwsze Lucasa. Test BPSW]] |
− | | + | *[[Testy pierwszości. Liczby pseudopierwsze Dicksona drugiego rodzaju|P. Testy pierwszości. Liczby pseudopierwsze Dicksona drugiego rodzaju]] |
− | ::::::::<math>\, \Longrightarrow \qquad e \mid \gcd (d, a) \quad \text{i} \quad e \mid \gcd (d, b)</math>
| + | *[[Protokół Diffiego-Hellmana. Szyfrowanie RSA. Podpis cyfrowy|Q. Protokół Diffiego-Hellmana. Szyfrowanie RSA. Podpis cyfrowy]] |
− | | + | *[[Liczby losowe – metoda odwracania dystrybuanty]] |
− | ::::::::<math>\, \Longrightarrow \qquad e \mid a \quad \text{i} \quad e \mid b</math>
| + | *[[Nadciśnienie tętnicze – leki]] |
− | | + | *[[Dynamika rozprzestrzeniania się koronawirusa SARS-CoV-2 w Polsce]] |
− | ::::::::<math>\, \Longrightarrow \qquad e \mid \gcd (a, b)</math>
| + | *[[LibreOffice Calc – makra – przykłady]] |
− | | + | *[[Kalendarz juliański i kalendarz gregoriański]] |
− | ::::::::<math>\, \Longrightarrow \qquad \gcd (a, b) \geqslant e</math>
| |
− | | |
− | Gdyby było <math>\gcd (d_1, d_2) = e > 1</math>, to mielibyśmy <math>\gcd (a, b) \geqslant e > 1</math>. Wbrew założeniu, że <math>\gcd (a, b) = 1</math>. Co kończy dowód.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− | | |
− | | |
− | | |
− | <span id="H15" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Twierdzenie H15</span><br/>
| |
− | Jeżeli <math>a, m, n \in \mathbb{Z}_+</math>, to
| |
− | | |
− | ::<math>\gcd (a^m - 1, a^n - 1) = a^{\gcd (m, n)} - 1</math>
| |
− | | |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Dowód|Hide=Ukryj dowód}}
| |
− | Pokażemy najpierw, że jeżeli <math>d</math> jest dzielnikiem lewej strony dowodzonej równości, to jest również dzielnikiem prawej strony i odwrotnie.
| |
− | | |
− | <math>\Large{\Longrightarrow}</math>
| |
− | | |
− | Z założenia <math>d</math> jest dzielnikiem <math>\gcd (a^m - 1, a^n - 1)</math>, czyli <math>d \mid (a^m - 1) \;</math> i <math>\; d \mid (a^n - 1)</math>, co możemy zapisać w postaci
| |
− | | |
− | ::<math>a^m \equiv 1 \!\! \pmod{d} \quad \qquad \text{oraz} \quad \qquad a^n \equiv 1 \!\! \pmod{d}</math>
| |
− | | |
− | Z lematu Bézouta (zobacz C73) wiemy, że istnieją takie liczby <math>x, y</math>, że <math>\gcd (m, n) = m x + n y</math>. Łatwo znajdujemy, że
| |
− | | |
− | ::<math>a^{\gcd (m, n)} \equiv a^{m x + n y} \equiv (a^m)^x \cdot (a^n)^y \equiv 1^x \cdot 1^y \equiv 1 \!\! \pmod{d}</math>
| |
− | | |
− | Czyli <math>d \, \biggr\rvert \left( a^{\gcd (m, n)} - 1 \right)</math>.
| |
− | | |
− | <math>\Large{\Longleftarrow}</math>
| |
− | | |
− | Z założenia <math>d \, \biggr\rvert \left( a^{\gcd (m, n)} - 1 \right)</math>, czyli
| |
− | | |
− | ::<math>a^{\gcd (m, n)} \equiv 1 \!\! \pmod{d}</math>
| |
− | | |
− | Zatem
| |
− | | |
− | ::<math>a^m \equiv \left[ a^{\gcd (m, n)} \right]^{\tfrac{m}{\gcd (m, n)}} \equiv 1 \!\! \pmod{d}</math>
| |
− | | |
− | Podobnie otrzymujemy
| |
− | | |
− | ::<math>a^n \equiv 1 \!\! \pmod{d}</math>
| |
− | | |
− | Zatem <math>d</math> dzieli <math>a^m - 1 \;</math> i <math>\; a^n - 1</math>, czyli
| |
− | | |
− | ::<math>d \mid \gcd (a^m - 1, a^n - 1)</math>
| |
− | | |
− | | |
− | W szczególności wynika stąd, że
| |
− | | |
− | :* <math>\gcd (a^m - 1, a^n - 1) \, \biggr\rvert \left( a^{\gcd (m, n)} - 1 \right)</math>
| |
− | | |
− | :* <math>\left( a^{\gcd (m, n)} - 1 \right) \, \biggr\rvert \, \gcd (a^m - 1, a^n - 1)</math>
| |
− | | |
− | Czyli <math>\left| \gcd (a^m - 1, a^n - 1) \right| = \left| a^{\gcd (m, n)} - 1 \right|</math>. Co kończy dowód.<br/>
| |
− | □
| |
| {{\Spoiler}} | | {{\Spoiler}} |
| | | |
| | | |
| | | |
− | <span id="H16" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Uwaga H16</span><br/>
| + | {{Spoiler|Style=font-size:1.5em; color:#000|Show=Najnowsze artykuły|Hide=Najnowsze artykuły}} |
− | W dowodzie twierdzenia [[#H15|H15]] pominęliśmy milczeniem fakt, że jedna z liczb <math>x, y</math> może być (i często jest) ujemna. Choć rezultat jest prawidłowy, to nie wiemy, co oznacza zapis
| + | *[[Rząd liczby modulo i generatory modulo. Kongruencje wielomianowe. Lemat Hensela]] |
− | | + | *[[Największy wspólny dzielnik, element odwrotny modulo, funkcja Eulera]] |
− | ::<math>a^{- 1000} \equiv 1^{- 10} \equiv 1 \!\! \pmod{d}</math>
| + | *[[Protokół Diffiego-Hellmana. Szyfrowanie RSA. Podpis cyfrowy]] |
− | | + | *[[Testy pierwszości. Liczby pseudopierwsze Dicksona drugiego rodzaju]] |
− | Omówimy ten problem w następnej sekcji. Zauważmy, wyprzedzając materiał, że z kongruencji
| + | *[[Liczby kwadratowe i niekwadratowe modulo. Wybrane zagadnienia]] |
− | | + | *[[CRT, twierdzenia Lagrange'a, Wilsona i Fermata, kryterium Eulera, symbole Legendre'a i Jacobiego]] |
− | ::<math>a^m \equiv 1 \!\! \pmod{d} \quad \qquad \text{oraz} \quad \qquad a^n \equiv 1 \!\! \pmod{d}</math>
| + | *[[Testy pierwszości. Liczby pseudopierwsze Lucasa i liczby silnie pseudopierwsze Lucasa. Test BPSW]] |
− | | + | *[[Testy pierwszości. Liczby pseudopierwsze Fermata i liczby silnie pseudopierwsze]] |
− | wynika, że <math>\gcd (a, d) = 1</math> i liczba <math>a</math> ma element odwrotny modulo <math>d</math>.
| + | *[[Przemówienie premiera Viktora Orbána na 31. Letnim Wolnym Uniwersytecie Bálványos]] |
− | | + | *[[Całkowanie numeryczne. Metoda Simpsona]] |
− | | + | *[[Wzór Eulera-Maclaurina]] |
− | | + | *[[Szeregi liczbowe]] |
− | | + | *[[Ciągi liczbowe]] |
− | | + | *[[Twierdzenie Czebyszewa o liczbie pierwszej między n i 2n|Twierdzenie Czebyszewa o liczbie pierwszej między <math>n</math> i <math>2 n</math>]] |
− | == Element odwrotny modulo <math>m</math> ==
| + | *[[Twierdzenie Czebyszewa o funkcji π(n)|Twierdzenie Czebyszewa o funkcji <math>\pi (n)</math>]] |
− | | + | *[[Prawo do życia, czyli zwycięstwo hipokryzji]] |
− | <span id="H17" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Twierdzenie H17</span><br/>
| + | *[[Krótkie historie o zabijaniu]] |
− | Niech <math>m \in \mathbb{Z}_+</math>. Dla liczby <math>a \in \mathbb{Z}</math> istnieje taka liczba <math>x</math>, że
| + | *[[LibreOffice Calc – makra – przykłady]] |
− | | + | *[[Dynamika rozprzestrzeniania się koronawirusa SARS-CoV-2 w Polsce]] |
− | ::<math>a x \equiv 1 \!\! \pmod{m}</math> | + | *[[Liczby losowe – metoda odwracania dystrybuanty]] |
− | | + | *[[Aborcja – orzeczenie Trybunału Konstytucyjnego z 1997 roku]] |
− | wtedy i tylko wtedy, gdy <math>\gcd (a, m) = 1</math>.
| + | *[[Nadciśnienie tętnicze – leki]] |
− | | + | *[[Kara śmierci – cytaty]] |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Dowód|Hide=Ukryj dowód}}
| + | *[[Jak to z moratorium było|Jak to z moratorium było - uzupełnienie!]] |
− | | + | *[[Porozmawiajmy o argumentach – „Rozważania… ” Camusa]] |
− | <math>\Large{\Longrightarrow}</math>
| + | *[[Komu zagraża tęczowa zaraza?]] |
− | | + | *[[George Orwell – uraz psychiczny czy rzeczywistość?]] |
− | Z założenia istnieje taka liczba <math>x</math>, że
| + | *[[Albert Camus – fobia czy rzeczywistość?]] |
− | | + | *[[Crime International – Polska 2018]] |
− | ::<math>a x \equiv 1 \!\! \pmod{m}</math>
| + | *[[Banalizacja zła]] |
− | | + | *[[IQ, rozkład Gaussa i czarno-białe konsekwencje]] |
− | Zatem dla pewnego <math>k \in \mathbb{Z}</math> jest
| + | *[[Pomyłka sądowa – prawie niewinny morderca Marlene Miller]] |
− | | + | *[[Sąd Najwyższy USA: czarne jest najpiękniejsze]] |
− | ::<math>a x = 1 + k m</math>
| + | *[[Arthur Schopenhauer: godność ludzka czyli nowe szaty króla]] |
− | | + | *[[Kalendarz juliański i kalendarz gregoriański]] |
− | Czyli <math>a x - k m = 1</math>. Wynika stąd, że <math>\gcd (a, m)</math> dzieli <math>1</math>, co oznacza, że <math>\gcd (a, m) = 1</math>.
| + | *[[Crime International – Polska 2017]] |
− | | + | *[[Prawa człowieka czy prawa bandyty? Przyrodzona godność ludzka]] |
− | <math>\Large{\Longleftarrow}</math>
| + | *[[Prawie niewinni mordercy. Co jeszcze jesteś gotów dla nich uczynić?]] |
− | | + | *[[Murzyni. Czy czarne jest piękne?]] |
− | Z założenia <math>\gcd (a, m) = 1</math>. Z lematu Bézouta (zobacz C73) wynika, że istnieją takie liczby całkowite <math>x, y</math>, że
| + | *[[Bezpłodność. Feminizm. Homoseksualizm. Czy damy radę?]] |
− | | + | *[[Wieluń]] |
− | ::<math>a x + m y = 1</math> | + | *[[Jeśli kochasz swoje dzieci, protestuj przeciwko homopropagandzie]] |
− | | + | *[[Przemówienie prezydenta Donalda Trumpa w Warszawie]] |
− | Zatem modulo <math>m</math> dostajemy
| + | *[[Wielokrotni mordercy – typologia i przykłady]] |
− | | + | *[[Przyzwoitość]] |
− | ::<math>a x \equiv 1 \!\! \pmod{m}</math> | + | *[[Za drugą szansę zabójcy możesz zapłacić życiem]] |
− | | + | *[[UE – 27 milczących ludzi]] |
− | Co kończy dowód.<br/>
| + | *[[Crime International – Polska 2016]] |
− | □
| + | *[[Lewactwo – przyczyny politycznego obłędu (Lyle Rossiter)]] |
| + | *[[Ksenofobia może uratować ci życie]] |
| + | *[[Jak pokonać homopropagandę? (Scott Lively)]] |
| + | *[[Homopropaganda – 10 zasad prowadzenia debaty (Scott Lively)]] |
| + | *[[Zrówność jako podstawa lewackiej ideologii]] |
| + | *[[Crime International – Polska 2015]] |
| + | *[[Witaj w świecie obrońców zygot i przyjaciół morderców]] |
| + | *[[Demokracja czy dyktatura Sądu Najwyższego?]] |
| + | *[[HejtStop kontra Pudzianowski]] |
| + | *[[Stany Zjednoczone, Murzyni, zabójstwa, kara śmierci i odstraszanie]] |
| + | *[[Kara śmierci w Stanach Zjednoczonych]] |
| + | *[[Europa czy dyktatura ciemniaków?]] |
| + | *[[Czy kara śmierci ratuje życie?]] |
| + | *[[Morderstwa, egzekucje, odstraszanie - amerykański eksperyment]] |
| + | *[[Nadzwyczajne przemówienie]] |
| + | *[[Kara śmierci: kto nie ma topora, a kto ma karabin (Polska)]] |
| + | *[[Polska – Chiny. Szokujące porównanie.]] |
| + | *[[Lepiej, aby zginęło stu niewinnych, niż gdyby jeden winny miał zginąć]] |
| + | *[[Pomyłki sądowe – mordercy którym pozwolono zabić ponownie]] |
| + | *[[Czy kara śmierci odstrasza?]] |
| + | *[[Kara śmierci: lista państw świata według wskaźnika reakcji]] |
| + | *[[Śmierć i Sprawiedliwość (Edward I. Koch)]] |
| + | *[[Kara śmierci: topór kontra karabin maszynowy (Japonia)]] |
| + | *[[Kara śmierci: topór kontra karabin maszynowy (USA)]] |
| + | *[[Nie jestem Charlie]] |
| + | *[[Jak postęp zapewnił bezpieczeństwo mordercom i zbrodniarzom]] |
| + | *[[Księga powtórnie powtórzonego prawa]] |
| + | *[[CBOS – czy poznamy stosunek Polaków do kary śmierci?]] |
| + | *[[POMNIK TRUPA]] |
| {{\Spoiler}} | | {{\Spoiler}} |
| | | |
| | | |
| | | |
− | <span id="H18" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Definicja H18</span><br/>
| + | {|style="border-left:solid 15px #9FFB88; border-right:solid 15px #9FFB88; border-top:solid 10px #9FFB88; border-bottom:solid 10px #9FFB88; text-align:justify; font-size: 90%; font-style: italic; background-color: #9FFB88; font-weight: bold; " |
− | Niech <math>m \in \mathbb{Z}_+</math>. Liczbę <math>x</math> taką, że
| + | | |
| + | Drogi Czytelniku!<br/><br/> |
| + | Przygotowanie niektórych artykułów wymagało nawet kilkudziesięciu godzin pracy. Większość tekstów to nie są felietony, a opracowania i tłumaczenia, których próżno szukać w mediach głównego nurtu. Jeśli chciałbyś dobrowolnie wesprzeć ten wysiłek i pomóc w rozwoju strony, proszę o dokonanie wpłaty na podane niżej konto bankowe.<br/><br/> |
| + | Dziękuję za Twoją życzliwą pomoc!<br/> |
| + | Henryk Dąbrowski |
| | | |
− | ::<math>a \cdot x \equiv 1 \!\! \pmod{m}</math>
| |
| | | |
− | będziemy nazywali elementem odwrotnym liczby <math>a</math> modulo <math>m</math> i oznaczali jako <math>a^{- 1}</math>.
| |
| | | |
| | | |
| + | <html> |
| + | <form action="https://www.paypal.com/cgi-bin/webscr" method="post" target="_top"> |
| + | <input type="hidden" name="cmd" value="_s-xclick"> |
| + | <input type="hidden" name="hosted_button_id" value="Y2RF4E2DLZL6Y"> |
| + | <input type="image" src="https://www.paypalobjects.com/pl_PL/PL/i/btn/btn_donate_LG.gif" border="0" name="submit" alt="PayPal – Płać wygodnie i bezpiecznie"> |
| + | <img alt="" border="0" src="https://www.paypalobjects.com/pl_PL/i/scr/pixel.gif" width="1" height="1"> |
| + | </form> |
| + | </html> |
| | | |
− | <span id="H19" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Uwaga H19</span><br/>
| + | [[Konto bankowe|Dane konta bankowego do wykonania wpłaty]] |
− | Oznaczenie elementu odwrotnego ma naturalne uzasadnienie. Zauważmy, że jeżeli <math>b \mid a</math> oraz <math>b</math> ma element odwrotny modulo <math>m</math>, to prawdziwa jest kongruencja
| |
| | | |
− | ::<math>{\small\frac{a}{b}} \equiv a b^{- 1} \!\! \pmod{m}</math>
| |
| | | |
− | Istotnie
| + | [[Wpłaty]] |
− | | |
− | ::<math>{\small\frac{a}{b}} = {\small\frac{a}{b}} \cdot 1 \equiv {\small\frac{a}{b}} \cdot b b^{- 1} \equiv a b^{- 1} \!\! \pmod{m}</math>
| |
− | | |
− | W PARI/GP odwrotność liczby <math>a</math> modulo <math>m</math> znajdujemy, wpisując <code>Mod(a, m)^(-1)</code>.
| |
− | | |
− | | |
− | | |
− | <span id="H20" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Twierdzenie H20</span><br/>
| |
− | Niech <math>a, k \in \mathbb{Z}</math>, <math>m \in \mathbb{Z}_+</math>. Poniższa tabelka przedstawia elementy odwrotne do elementu <math>a</math> w przypadku niektórych modułów <math>m</math>. W szczególności, jeżeli moduł <math>m</math> jest liczbą nieparzystą, to <math>2^{- 1} \equiv {\small\frac{m + 1}{2}} \!\! \pmod{m}</math>.
| |
− | | |
− | ::{| class="wikitable plainlinks" style="font-size: 90%; text-align: center; margin-right: auto;"
| |
− | |-
| |
− | ! || postać <br/> modułu <math>\boldsymbol{m}</math> || odwrotność <br/> elementu <math>\boldsymbol{a}</math> || uwagi
| |
− | |-
| |
− | | <math>1.</math> || <math>m = 2</math> || <math>1</math> || rowspan = 3 | liczba <math>a</math> <br/> jest liczbą <br/> nieparzystą
| |
− | |-
| |
− | | <math>2.</math> || <math>m = 4</math> || <math>R_4(a)</math>
| |
− | |-
| |
− | | <math>3.</math> || <math>m = 8</math> || <math>R_8(a)</math>
| |
− | |-
| |
− | | <math>4.</math> || <math>m = a k - 1</math> || <math>{\small\frac{m + 1}{a}}</math> || <math></math>
| |
− | |-
| |
− | | <math>5.</math> || <math>m = a k + 1</math> || <math>- {\small\frac{m - 1}{a}}</math> || <math></math>
| |
− | |-
| |
− | | <math>6.</math> || <math>m = a k - 2</math> || <math>{\small\frac{m + 1}{2}} \cdot {\small\frac{m + 2}{a}}</math> || rowspan = 2 | liczby <math>a , m</math> <br/> są liczbami <br/> nieparzystymi
| |
− | |-
| |
− | | <math>7.</math> || <math>m = a k + 2</math> || <math>{\small\frac{m - 1}{2}} \cdot {\small\frac{m - 2}{2}}</math>
| |
| |} | | |} |
| | | |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Dowód|Hide=Ukryj dowód}}
| |
− |
| |
− | '''Punkty 1. - 3.'''
| |
− |
| |
− | Ponieważ dla liczb nieparzystych jest
| |
− |
| |
− | ::<math>a^2 \equiv 1 \!\! \pmod{2}</math>
| |
− |
| |
− | ::<math>a^2 \equiv 1 \!\! \pmod{4}</math>
| |
− |
| |
− | ::<math>a^2 \equiv 1 \!\! \pmod{8}</math>
| |
− |
| |
− | to liczba nieparzysta <math>a</math> jest swoją odwrotnością modulo <math>2</math>, <math>4</math> i <math>8</math>. Ponieważ element odwrotny jest definiowany modulo, zatem możemy napisać
| |
− |
| |
− | ::<math>a^{- 1} \equiv R_2 (a) \!\! \pmod{2}</math>
| |
− |
| |
− | ::<math>a^{- 1} \equiv R_4 (a) \!\! \pmod{4}</math>
| |
− |
| |
− | ::<math>a^{- 1} \equiv R_8 (a) \!\! \pmod{8}</math>
| |
− |
| |
− | W pierwszym przypadku wynik jest oczywisty, bo <math>R_2 (a) = 1</math>.
| |
− |
| |
− | '''Punkt 4.'''
| |
− |
| |
− | Zauważmy, że
| |
− |
| |
− | ::<math>\gcd (a, m) = \gcd (a, a k - 1) = \gcd (a, - 1) = 1</math>
| |
− |
| |
− | oraz <math>a \mid (m + 1)</math>. Zatem
| |
− |
| |
− | ::<math>a \cdot a^{- 1} = a \cdot {\small\frac{m + 1}{a}} = m + 1 \equiv 1 \!\! \pmod{m}</math>
| |
− |
| |
− | '''Punkt 5.'''
| |
− |
| |
− | Zauważmy, że
| |
− |
| |
− | ::<math>\gcd (a, m) = \gcd (a, a k + 1) = \gcd (a, 1) = 1</math>
| |
− |
| |
− | oraz <math>a \mid (m - 1)</math>. Zatem
| |
− |
| |
− | ::<math>a \cdot a^{- 1} = a \cdot \left[ - \left( {\small\frac{m - 1}{a}} \right) \right] = - m + 1 \equiv 1 \!\! \pmod{m}</math>
| |
− |
| |
− | '''Punkt 6.'''
| |
− |
| |
− | Ponieważ zakładamy, że <math>2 \mid (m + 1)</math>, to <math>m</math> musi być liczbą nieparzystą, czyli <math>a</math> też musi być liczbą nieparzystą. Zauważmy, że
| |
− |
| |
− | ::<math>\gcd (a, m) = \gcd (a, a k - 2) = \gcd (a, - 2) = 1</math>
| |
− |
| |
− | oraz <math>a \mid (m + 2)</math>. Zatem
| |
− |
| |
− | ::<math>a \cdot a^{- 1} = a \cdot \left( {\small\frac{m + 1}{2}} \cdot {\small\frac{m + 2}{a}} \right) = {\small\frac{m + 1}{2}} \cdot (m + 2) \equiv {\small\frac{m + 1}{2}} \cdot 2 \equiv m + 1 \equiv 1 \!\! \pmod{m}</math>
| |
− |
| |
− | Podobnie pokazujemy punkt 7. Co kończy dowód.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span id="H21" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Twierdzenie H21</span><br/>
| |
− | Niech <math>a, b \in \mathbb{Z}</math>, <math>m \in \mathbb{Z}_+</math> i liczba <math>a</math> ma element odwrotny modulo <math>m</math>. Jeżeli liczby <math>u_1, u_2, \ldots, u_r</math> są liczbami różnymi modulo <math>m</math>, to liczby
| |
− |
| |
− | ::1. <math>a u_1, a u_2, \ldots, a u_r</math>
| |
− |
| |
− | ::2. <math>a u_1 + b, a u_2 + b, \ldots, a u_r + b</math>
| |
− |
| |
− | są liczbami różnymi modulo <math>m</math>. Jeżeli ponadto liczby <math>u_1, u_2, \ldots, u_r</math> są względnie pierwsze z <math>m</math>, to również liczby
| |
− |
| |
− | ::3. <math>u^{- 1}_1, u^{- 1}_2, \ldots, u^{- 1}_r</math>
| |
− |
| |
− | są liczbami różnymi modulo <math>m</math>.
| |
− |
| |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Dowód|Hide=Ukryj dowód}}
| |
− |
| |
− | '''Punkt 1.'''
| |
− |
| |
− | Przypuśćmy dla uzyskania sprzeczności, że istnieją takie różne wskaźniki <math>i, j</math>, że
| |
− |
| |
− | ::<math>a u_i \equiv a u_j \!\! \pmod{m}</math>
| |
− |
| |
− | Z założenia liczba <math>a</math> ma element odwrotny modulo <math>m</math>, zatem mnożąc obie strony kongruencji przez <math>a^{- 1}</math>, otrzymujemy
| |
− |
| |
− | ::<math>u_i \equiv u_j \!\! \pmod{m}</math>
| |
− |
| |
− | dla <math>i \neq j</math>, wbrew założeniu, że liczby <math>u_1, u_2, \ldots, u_r</math> są różne modulo <math>m</math>. Dowód punktu 2. jest analogiczny.
| |
− |
| |
− | '''Punkt 3.'''
| |
− |
| |
− | Przypuśćmy dla uzyskania sprzeczności, że istnieją takie różne wskaźniki <math>i, j</math>, że
| |
− |
| |
− | ::<math>u^{- 1}_i \equiv u^{- 1}_j \!\! \pmod{m}</math>
| |
− |
| |
− | ::<math>u_j u^{- 1}_i \equiv 1 \!\! \pmod{m}</math>
| |
− |
| |
− | ::<math>u_j u^{- 1}_i u_i \equiv u_i \!\! \pmod{m}</math>
| |
− |
| |
− | ::<math>u_j \equiv u_i \!\! \pmod{m}</math>
| |
− |
| |
− | Ponownie otrzymujemy <math>u_i \equiv u_j \!\! \pmod{m}</math> dla <math>i \neq j</math>, wbrew założeniu, że liczby <math>u_1, u_2, \ldots, u_r</math> są różne modulo <math>m</math>. Co należało pokazać.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span id="H22" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Zadanie H22</span><br/>
| |
− | Niech <math>p</math> będzie liczbą pierwszą. Pokazać, że dla <math>k \in [0, p - 1]</math> prawdziwa jest kongruencja
| |
− |
| |
− | ::<math>\binom{p - 1}{k} \equiv (- 1)^k \pmod{p}</math>
| |
− |
| |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Rozwiązanie|Hide=Ukryj rozwiązanie}}
| |
− | Zauważmy, że modulo <math>p</math> mamy
| |
− |
| |
− | ::<math>\binom{p - 1}{k} = {\small\frac{(p - 1) !}{k! \cdot (p - 1 - k) !}}</math>
| |
− |
| |
− | ::::<math>\;\;\;\; = {\small\frac{(p - 1) (p - 2) \cdot \ldots \cdot (p - k)}{k!}}</math>
| |
− |
| |
− | ::::<math>\;\;\;\; \equiv (p - 1) (p - 2) \cdot \ldots \cdot (p - k) \cdot (k!)^{- 1}</math>
| |
− |
| |
− | ::::<math>\;\;\;\; \equiv (- 1)^k \cdot k! \cdot (k!)^{- 1}</math>
| |
− |
| |
− | ::::<math>\;\;\;\; \equiv (- 1)^k \pmod{p}</math>
| |
− |
| |
− | Co należało pokazać.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span id="H23" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Zadanie H23</span><br/>
| |
− | Niech <math>A</math> i <math>B</math> będą zbiorami skończonymi. Pokazać, że jeżeli <math>A \subseteq B \;\; \text{i} \;\; | A | = | B |</math>, to <math>\; A = B</math>.
| |
− |
| |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Rozwiązanie|Hide=Ukryj rozwiązanie}}
| |
− | <span style="border-bottom-style: double;">Pierwszy sposób</span><br/><br/>
| |
− | Z definicji zbiory <math>A</math> i <math>B</math> są równe wtedy i tylko wtedy, gdy jednocześnie spełnione są warunki
| |
− |
| |
− | :# <math>x \in A \qquad \Longrightarrow \qquad x \in B</math>
| |
− | :# <math>x \in B \qquad \Longrightarrow \qquad x \in A</math>
| |
− |
| |
− | Z założenia <math>A \subseteq B</math>, zatem warunek 1. jest spełniony. Przypuśćmy, że istnieje taki element <math>x</math>, że <math>x \in B</math>, ale <math>x \notin A</math>. Jeśli tak, to
| |
− |
| |
− | ::<math>| B | = | A | + 1</math>
| |
− |
| |
− | Co jest sprzeczne z założeniem, że <math>| A | = | B |</math>.
| |
− |
| |
− | '''Uwaga'''<br/>
| |
− | Łatwo zauważyć, że wybierając z trzech warunków <math>A \subseteq B</math>, <math>B \subseteq A</math> i <math>| A | = | B |</math> dowolne dwa, zawsze otrzymamy z nich trzeci. Oczywiście nie dotyczy to zbiorów nieskończonych. Przykładowo liczby parzyste stanowią podzbiór liczb całkowitych, liczb parzystych jest tyle samo, co liczb całkowitych<ref name="cardinality1"/>, ale zbiór liczb całkowitych nie jest podzbiorem zbioru liczb parzystych.
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span style="border-bottom-style: double;">Drugi sposób</span><br/><br/>
| |
− | Ponieważ zbiór <math>A</math> jest z założenia podzbiorem zbioru <math>B</math>, to zbiór <math>B</math> można przedstawić w postaci sumy zbioru <math>A</math> i pewnego zbioru <math>C</math> takiego, że żaden element zbioru <math>C</math> nie jest elementem zbioru <math>A</math>. Zatem
| |
− |
| |
− | ::<math>B = A \cup C \qquad \text{i} \qquad A \cap C = \varnothing</math>
| |
− |
| |
− | Ponieważ zbiory <math>A</math> i <math>C</math> są rozłączne, to wiemy, że
| |
− |
| |
− | ::<math>| A \cup C | = | A | + | C |</math>
| |
− |
| |
− | Czyli
| |
− |
| |
− | ::<math>| B | = | A \cup C | = | A | + | C |</math>
| |
− |
| |
− | Skąd wynika, że <math>| C | = 0</math>, zatem zbiór <math>C</math> jest zbiorem pustym i otrzymujemy natychmiast <math>B = A</math>. Co należało pokazać.
| |
− |
| |
− | '''Uwaga (przypadek zbiorów skończonych)'''<br/>
| |
− | Najczęściej prawdziwe jest jedynie oszacowanie <math>| A \cup C | \leqslant | A | + | C |</math>, bo niektóre elementy mogą zostać policzone dwa razy. Elementy liczone dwukrotnie to te, które należą do iloczynu zbiorów <math>| A |</math> i <math>| C |</math>, zatem od sumy <math>| A | + | C |</math> musimy odjąć liczbę elementów iloczynu zbiorów <math>| A |</math> i <math>| C |</math>. Co daje ogólny wzór<ref name="sumazbiorow"/>
| |
− |
| |
− | ::<math>| A \cup C | = | A | + | C | - | A \cap C |</math><br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span id="H24" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Definicja H24</span><br/>
| |
− | Niech elementy każdego ze zbiorów <math>A = \{ a_1, a_2, \ldots, a_r \}</math> oraz <math>B = \{ b_1, b_2, \ldots, b_r \}</math> będą różne modulo <math>m</math>. Powiemy, że zbiory <math>A, B</math> są równe modulo <math>m</math>, jeżeli dla każdego <math>k = 1, \ldots, r</math> istnieje takie <math>j = 1, \ldots, r</math>, że prawdziwa jest kongruencja <math>a_k \equiv b_j \!\! \pmod{m}</math>.
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span id="H25" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Twierdzenie H25</span><br/>
| |
− | Niech elementy każdego ze zbiorów <math>A = \{ a_1, a_2, \ldots, a_r \}</math> oraz <math>B = \{ b_1, b_2, \ldots, b_r \}</math> będą różne modulo <math>m</math>. Zbiory <math>A, B</math> są równe modulo <math>m</math> wtedy i tylko wtedy, gdy zbiory <math>A' = \{ R_m (a_1), R_m (a_2), \ldots, R_m (a_r) \}</math> i <math>B' = \{ R_m (b_1), R_m (b_2), \ldots, R_m (b_r) \}</math> są równe.
| |
− |
| |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Dowód|Hide=Ukryj dowód}}
| |
− |
| |
− | <math>\Large{\Longrightarrow}</math>
| |
− |
| |
− | Ponieważ elementy każdego ze zbiorów <math>A, B</math> są różne modulo <math>m</math>, to elementy zbiorów <math>A'</math> i <math>B'</math> są wszystkie różne. Czyli <math>| A' | = | B' | = r</math>. Ponieważ warunek
| |
− |
| |
− | ::<math>a_k \equiv b_j \!\! \pmod{m}</math>
| |
− |
| |
− | oznacza, że reszty z dzielenia liczb <math>a_k</math> i <math>b_j</math> przez <math>m</math> są równe, to z założenia dla każdego <math>k = 1, \ldots, r</math> istnieje takie <math>j = 1, \ldots, r</math>, że
| |
− |
| |
− | ::<math>R_m (a_k) = R_m (b_j)</math>
| |
− |
| |
− | A to oznacza, że każdy element zbioru <math>A'</math> należy do zbioru <math>B'</math>, czyli <math>A' \subseteq B'</math>. Wynika stąd, że <math>A' = B'</math> (zobacz [[#H23|H23]]). Co należało pokazać.
| |
− |
| |
− | <math>\Large{\Longleftarrow}</math>
| |
− |
| |
− | Ponieważ zbiory <math>A', B'</math> są równe, to zbiór <math>A'</math> jest podzbiorem zbioru <math>B'</math>, czyli dla każdego elementu <math>R_m (a_k) \in A'</math> istnieje taki element <math>R_m (b_j) \in B'</math>, że
| |
− |
| |
− | ::<math>R_m (a_k) = R_m (b_j)</math>
| |
− |
| |
− | Ponieważ równość reszt oznacza równość modulo, zatem
| |
− |
| |
− | ::<math>a_k \equiv b_j \!\! \pmod{m}</math>
| |
− |
| |
− | Wynika stąd, że dla każdego <math>k = 1, \ldots, r</math> istnieje takie <math>j = 1, \ldots, r</math>, że prawdziwa jest kongruencja
| |
− |
| |
− | ::<math>a_k \equiv b_j \!\! \pmod{m}</math>
| |
− |
| |
− | czyli zbiory <math>A, B</math> są równe modulo <math>m</math>. Co kończy dowód.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span id="H26" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Twierdzenie H26</span><br/>
| |
− | Niech będą dane zbiory <math>A = \{ 1, 2, \ldots, p - 1 \}</math>, <math>B = \{ b_1, b_2, \ldots, b_{p - 1} \}</math>, gdzie <math>p</math> jest liczbą pierwszą. Jeżeli wszystkie elementy zbioru <math>B</math> są różne modulo <math>p</math> i żadna z liczb <math>b_k \in B</math> nie jest podzielna przez <math>p</math>, to zbiory <math>A, B, C = \{ b^{- 1}_1, b^{- 1}_2, \ldots, b^{- 1}_{p - 1} \}</math> są równe modulo <math>p</math>.
| |
− |
| |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Dowód|Hide=Ukryj dowód}}
| |
− | Z definicji zbioru <math>A</math> wszystkie elementy tego zbioru są różne modulo <math>p</math>. Łatwo zauważamy, że
| |
− |
| |
− | ::<math>A = \{ 1, 2, \ldots, p - 1 \} = \{ R_p (1), R_p (2), \ldots, R_p (p - 1) \} = A'</math>
| |
− |
| |
− | Ponieważ wszystkie liczby <math>b_k \in B</math>, gdzie <math>k = 1, \ldots, p - 1</math> są różne modulo <math>p</math> i nie są podzielne przez <math>p</math>, to reszty <math>R_p (b_1), R_p (b_2), \ldots, R_p (b_{p - 1})</math> są wszystkie dodatnie i różne, a ponieważ jest ich <math>p - 1</math>, czyli dokładnie tyle, ile jest różnych i dodatnich reszt z dzielenia przez liczbę <math>p</math>, to zbiór tych reszt jest identyczny ze zbiorem dodatnich reszt z dzielenia przez <math>p</math>, czyli ze zbiorem <math>A</math>. Zatem mamy
| |
− |
| |
− | ::<math>A = A' = \{ R_p (b_1), R_p (b_2), \ldots, R_p (b_{p - 1}) \} = B'</math>
| |
− |
| |
− | Na mocy twierdzenia [[#H25|H25]] zbiory <math>A</math> i <math>B</math> są równe modulo <math>p</math>.
| |
− |
| |
− | Z twierdzenia [[#H21|H21]] wiemy, że wszystkie liczby <math>b^{- 1}_k \in C</math> są różne modulo <math>p</math>. Zauważmy, że każda z tych liczb jest względnie pierwsza z <math>p</math>, zatem nie może być podzielna przez <math>p</math>. Wynika stąd, że reszty <math>R_p (b^{- 1}_1), R_p (b^{- 1}_2), \ldots, R_p (b^{- 1}_{p - 1})</math> są wszystkie dodatnie i różne, a ponieważ jest ich <math>p - 1</math>, czyli dokładnie tyle, ile jest różnych i dodatnich reszt z dzielenia przez liczbę <math>p</math>, to zbiór tych reszt jest identyczny ze zbiorem dodatnich reszt z dzielenia przez <math>p</math>, czyli ze zbiorem <math>A</math>. Zatem mamy
| |
− |
| |
− | ::<math>A = A' = \{ R_p (b^{- 1}_1), R_p (b^{- 1}_2), \ldots, R_p (b^{- 1}_{p - 1}) \} = C'</math>
| |
− |
| |
− | Na mocy twierdzenia [[#H25|H25]] zbiory <math>A</math> i <math>C</math> są równe modulo <math>p</math>. Ponieważ <math>A' = B'</math> i <math>A' = C'</math>, to <math>B' = C'</math> i ponownie na mocy twierdzenia [[#H25|H25]] zbiory <math>B</math> i <math>C</math> są równe modulo <math>p</math>. Co należało pokazać.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span id="H27" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Zadanie H27</span><br/>
| |
− | Niech <math>p</math> będzie liczbą pierwszą nieparzystą. Pokazać, że suma <math>\sum_{k = 1}^{p - 1} {\small\frac{(p - 1) !}{k}}</math> jest podzielna przez <math>p</math>.
| |
− |
| |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Rozwiązanie|Hide=Ukryj rozwiązanie}}
| |
− | Zauważmy najpierw, że modulo <math>p</math> następujące sumy są równe
| |
− |
| |
− | ::<math>\sum_{k = 1}^{p - 1} k \equiv \sum_{k = 1}^{p - 1} k^{- 1} \!\! \pmod{p}</math>
| |
− |
| |
− | Istotnie, jeśli przyjmiemy w twierdzeniu [[#H26|H26]], że zbiór <math>B = \{ 1, 2, \ldots, p - 1 \}</math>, to zbiór <math>C</math> będzie zbiorem liczb, które są odwrotnościami liczb <math>1, 2, \ldots, p - 1</math> modulo <math>p</math> i możemy napisać
| |
− |
| |
− | ::<math>\sum_{x \in B} x \equiv \sum_{y \in C} y \!\! \pmod{p}</math>
| |
− |
| |
− | bo
| |
− |
| |
− | :* gdy <math>x</math> przebiega kolejne wartości <math>b_k</math>, to <math>x</math> przyjmuje kolejno wartości <math>1, 2, \ldots, p - 1</math>
| |
− |
| |
− | :* gdy <math>y</math> przebiega kolejne wartości <math>b_k^{- 1}</math>, to <math>y</math> (modulo <math>p</math>) przyjmuje wszystkie wartości ze zbioru <math>A = \{ 1, 2, \ldots, p - 1 \}</math>, czyli liczba <math>y</math> (modulo <math>p</math>) przyjmuje wszystkie wartości <math>1, 2, \ldots, p - 1</math>, ale w innej kolejności
| |
− |
| |
− | Ponieważ kolejność sumowania tych samych składników nie wpływa na wartość sumy, to prawdziwa jest wyżej wypisana równość sum modulo <math>p</math>.
| |
− |
| |
− | Zatem modulo <math>p</math> otrzymujemy
| |
− |
| |
− | ::<math>\sum_{k = 1}^{p - 1} {\small\frac{(p - 1) !}{k}} \equiv \sum_{k = 1}^{p - 1} (p - 1)! \cdot k^{- 1}</math>
| |
− |
| |
− | :::::<math>\;\;\: \equiv (p - 1) ! \cdot \sum_{k = 1}^{p - 1} k^{- 1}</math>
| |
− |
| |
− | :::::<math>\;\;\: \equiv (p - 1) ! \cdot \sum_{k = 1}^{p - 1} k</math>
| |
− |
| |
− | :::::<math>\;\;\: \equiv (p - 1) ! \cdot {\small\frac{(p - 1) p}{2}}</math>
| |
− |
| |
− | :::::<math>\;\;\: \equiv (p - 1) ! \cdot {\small\frac{p - 1}{2}} \cdot p</math>
| |
− |
| |
− | :::::<math>\;\;\: \equiv 0 \!\! \pmod{p}</math>
| |
− |
| |
− | Należy zauważyć, że dla liczby pierwszej nieparzystej <math>p</math> liczba <math>{\small\frac{p - 1}{2}}</math> jest liczbą całkowitą.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | == Funkcje multiplikatywne ==
| |
− |
| |
− | <span id="H28" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Definicja H28</span><br/>
| |
− | Powiemy, że funkcja <math>f(n)</math> określona w zbiorze liczb całkowitych dodatnich jest funkcją multiplikatywną, jeżeli <math>f(1) = 1</math> i dla względnie pierwszych liczb <math>a, b</math> spełniony jest warunek <math>f(a b) = f (a) f (b)</math>.
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span id="H29" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Uwaga H29</span><br/>
| |
− | Założenie <math>f(1) = 1</math> możemy równoważnie zastąpić założeniem, że funkcja <math>f(n)</math> nie jest tożsamościowo równa zero.
| |
− | Gdyby <math>f(n)</math> spełniała jedynie warunek <math>f(a b) = f (a) f (b)</math> dla względnie pierwszych liczb <math>a, b</math>, to mielibyśmy
| |
− |
| |
− | ::a) <math>f(n)</math> jest tożsamościowo równa zeru wtedy i tylko wtedy, gdy <math>f(1) = 0</math>
| |
− |
| |
− | ::b) <math>f(n)</math> nie jest tożsamościowo równa zeru wtedy i tylko wtedy, gdy <math>f(1) = 1</math>
| |
− |
| |
− | Ponieważ <math>f(1) = f (1 \cdot 1) = f (1) f (1)</math>, zatem <math>f(1) = 0</math> lub <math>f (1) = 1</math>.
| |
− |
| |
− | Jeżeli <math>f(1) = 0</math>, to dla dowolnego <math>n</math> mamy
| |
− |
| |
− | ::<math>f(n) = f (n \cdot 1) = f (n) f (1) = 0</math>
| |
− |
| |
− | Czyli <math>f(n)</math> jest funkcją tożsamościowo równą zero.
| |
− |
| |
− | Jeżeli <math>f(n)</math> nie jest funkcją tożsamościowo równą zero, to istnieje taka liczba <math>a \in \mathbb{Z}_+</math>, że <math>f(a) \neq 0</math>. Zatem
| |
− |
| |
− | ::<math>f(a) = f (a \cdot 1) = f (a) f (1)</math>
| |
− |
| |
− | I dzieląc obie strony przez <math>f(a) \neq 0</math>, dostajemy <math>f(1) = 1</math>.
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span id="H30" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Przykład H30</span><br/>
| |
− | Ponieważ <math>\gcd (1, c) = 1</math>, to <math>\gcd (n, c)</math> rozpatrywana jako funkcja <math>n</math>, gdzie <math>c</math> jest ustaloną liczbą całkowitą, jest funkcją multiplikatywną (zobacz [[#H8|H8]]).
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span id="H31" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Twierdzenie H31</span><br/>
| |
− | Jeżeli funkcja <math>f(n)</math> jest funkcją multiplikatywną, to funkcja
| |
− |
| |
− | ::<math>F(n) = \sum_{d \mid n} f (d)</math>
| |
− |
| |
− | gdzie sumowanie przebiega po wszystkich dzielnikach dodatnich liczby <math>n</math>, jest również funkcją multiplikatywną.
| |
− |
| |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Dowód|Hide=Ukryj dowód}}
| |
− | Ponieważ
| |
− |
| |
− | ::<math>F(1) = \sum_{d \mid 1} f (d) = f (1) = 1</math>
| |
− |
| |
− | to funkcja <math>F(n)</math> spełnia pierwszy warunek definicji [[#H28|H28]].
| |
− |
| |
− | Niech <math>a, b</math> będą względnie pierwszymi liczbami dodatnimi. Każdy dzielnik dodatni iloczynu <math>a b</math> można zapisać w postaci <math>d = d_1 d_2</math>, gdzie <math>d_1 \mid a</math>, <math>\; d_2 \mid b \,</math> oraz <math>\, \gcd (d_1, d_2) = 1</math> (zobacz [[#H14|H14]]). Niech zbiory
| |
− |
| |
− | ::<math>S_a = \{ d \in \mathbb{Z}_+ : d \mid a \}</math>
| |
− |
| |
− | ::<math>S_b = \{ d \in \mathbb{Z}_+ : d \mid b \}</math>
| |
− |
| |
− | ::<math>S_{a b} = \{ d \in \mathbb{Z}_+ : d \mid a b \}</math>
| |
− |
| |
− | będą zbiorami dzielników dodatnich liczb <math>a, b</math> i <math>a b</math>. Dla przykładu
| |
− |
| |
− | ::<math>S_5 = \{ 1, 5 \}</math>
| |
− |
| |
− | ::<math>S_7 = \{ 1, 7 \}</math>
| |
− |
| |
− | ::<math>S_{35} = \{ 1, 5, 7, 35 \}</math>
| |
− |
| |
− | Dla dowolnego <math>d_1 \in S_a \,</math> i <math>\, d_2 \in S_b</math> musi być <math>\gcd (d_1, d_2) = 1</math>, bo gdyby było <math>\gcd (d_1, d_2) = g > 1</math>, to
| |
− |
| |
− | ::<math>g \mid d_1 \quad \; \text{i} \quad \; d_1 \mid a \qquad \quad \Longrightarrow \qquad \quad g \mid a</math>
| |
− |
| |
− | ::<math>g \mid d_2 \quad \; \text{i} \quad \; d_2 \mid b \qquad \quad \Longrightarrow \qquad \quad g \mid b</math>
| |
− |
| |
− | Zatem <math>g \mid \gcd (a, b)</math> i mielibyśmy <math>\gcd (a, b) \geqslant g > 1</math>, wbrew założeniu.
| |
− |
| |
− | Przekształcając, otrzymujemy
| |
− |
| |
− | ::<math>F(a b) = \sum_{d \mid a b} f (d)</math>
| |
− |
| |
− | :::<math>\;\;\;\;\: = \sum_{d \in S_{a b}} f (d)</math>
| |
− |
| |
− | :::<math>\;\;\;\;\: = \underset{d_2 \in S_{b}}{\sum_{d_1 \in S_{a}}} f (d_1 d_2)</math>
| |
− |
| |
− | :::<math>\;\;\;\;\: = \underset{d_2 \in S_{b}}{\sum_{d_1 \in S_{a}}} f (d_1) f (d_2)</math>
| |
− |
| |
− | :::<math>\;\;\;\;\: = \sum_{d_1 \in S_{a}} f (d_1) \sum_{d_2 \in S_{b}} f (d_2)</math>
| |
− |
| |
− | :::<math>\;\;\;\;\: = \sum_{d_1 \mid a} f (d_1) \sum_{d_2 \mid b} f (d_2)</math>
| |
− |
| |
− | :::<math>\;\;\;\;\: = F (a) F (b)</math>
| |
− |
| |
− | Co należało pokazać.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | == Funkcja Eulera <math>\varphi (n)</math> ==
| |
− |
| |
− | <span id="H32" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Definicja H32</span><br/>
| |
− | Funkcja Eulera <math>\varphi (n)</math><ref name="Euler1"/> jest równa ilości liczb całkowitych dodatnich nie większych od <math>n</math> i względnie pierwszych z <math>n</math>.
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span id="H33" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Twierdzenie H33</span><br/>
| |
− | Funkcja Eulera <math>\varphi (n)</math> jest multiplikatywna, czyli dla względnie pierwszych liczb <math>m, n</math> jest <math>\varphi (m n) = \varphi (m) \varphi (n)</math>.
| |
− |
| |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Dowód|Hide=Ukryj dowód}}
| |
− | Niech <math>m, n</math> będą dodatnimi liczbami całkowitymi takimi, że <math>\gcd (m, n) = 1</math>. Twierdzenie jest prawdziwe dla <math>n = 1</math>, zatem nie zmniejszając ogólności, możemy założyć, że <math>n > 1</math>. Wypiszmy w tabeli wszystkie liczby od <math>1</math> do <math>m n</math>.
| |
− |
| |
− | ::{| class="wikitable plainlinks" style="font-size: 90%; text-align: right; margin-right: auto;"
| |
− | |-
| |
− | | <math>1</math> || <math>2</math> || <math>…</math> || <math>k</math> || <math>…</math> || <math>m</math>
| |
− | |-
| |
− | | <math>m + 1</math> || <math>m + 2</math> || <math>…</math> || <math>m + k</math> || <math>…</math> || <math>2 m</math>
| |
− | |-
| |
− | | <math>2 m + 1</math> || <math>2 m + 2</math> || <math>…</math> || <math>2 m + k</math> || <math>…</math> || <math>3 m</math>
| |
− | |-
| |
− | | <math>…</math> || <math>…</math> || <math>…</math> || <math>…</math> || <math></math> || <math></math>
| |
− | |-
| |
− | | <math>(n - 1) m + 1</math> || <math>(n - 1) m + 2</math> || <math>…</math> || <math>(n - 1) m + k</math> || <math>…</math> || <math>n m</math>
| |
− | |}
| |
− |
| |
− | '''1.''' Natychmiast widzimy, że w pierwszym wierszu mamy <math>\varphi (m)</math> liczb względnie pierwszych z <math>m</math>. Tak samo jest w każdym kolejnym wierszu, bo (zobacz [[#H5|H5]])
| |
− |
| |
− | ::<math>\gcd (r m + k, m) = \gcd (k, m)</math>
| |
− |
| |
− | Zatem mamy dokładnie <math>\varphi (m)</math> kolumn liczb względnie pierwszych z <math>m</math>.
| |
− |
| |
− |
| |
− | '''2.''' Załóżmy, że liczba <math>k</math> jest jedną z liczb względnie pierwszych z <math>m</math>, czyli <math>\gcd (k, m) = 1</math>. Przy tym założeniu <math>k</math>-ta kolumna (pokazana w tabeli) jest kolumną liczb względnie pierwszych z <math>m</math>.
| |
− |
| |
− |
| |
− | '''3.''' Zauważmy, że reszty z dzielenia liczb wypisanych w <math>k</math>-tej kolumnie przez <math>n</math> są wszystkie różne. Gdyby tak nie było, to dla pewnych <math>i, j</math>, gdzie <math>0 \leqslant i, j \leqslant n - 1</math>, różnica liczb <math>i m + k</math> oraz <math>j m + k</math> byłaby podzielna przez <math>n</math>. Mielibyśmy
| |
− |
| |
− | ::<math>n \mid ((i m + k) - (j m + k))</math>
| |
− |
| |
− | Skąd wynika natychmiast
| |
− |
| |
− | ::<math>n \mid (i - j) m</math>
| |
− |
| |
− | Ponieważ założyliśmy, że <math>\gcd (n, m) = 1</math>, to musi być <math>n \mid (i - j)</math> (zobacz C74), ale
| |
− |
| |
− | ::<math>0 \leqslant | i - j | \leqslant n - 1</math>
| |
− |
| |
− | Czyli <math>n</math> może dzielić <math>i - j</math> tylko w przypadku, gdy <math>i = j</math>. Wbrew naszemu przypuszczeniu, że istnieją różne liczby dające takie same reszty przy dzieleniu przez <math>n</math>.
| |
− |
| |
− |
| |
− | '''4.''' Ponieważ w <math>k</math>-tej kolumnie znajduje się dokładnie <math>n</math> liczb i reszty z dzielenia tych liczb przez <math>n</math> są wszystkie różne, to reszty te tworzą zbiór <math>S = \{ 0, 1, \ldots, n - 1 \}</math>. Wynika stąd, że liczby wypisane w <math>k</math>-tej kolumnie mogą być zapisane w postaci
| |
− |
| |
− | ::<math>a_r = b_r \cdot n + r</math>
| |
− |
| |
− | gdzie <math>r = 0, 1, \ldots, n - 1</math> i <math>b_r \in \mathbb{Z}</math>.
| |
− |
| |
− | Zauważmy, że następujące ilości liczb są sobie równe
| |
− |
| |
− | :* ilość liczb w <math>k</math>-tej kolumnie względnie pierwszych z <math>n</math>
| |
− |
| |
− | :* ilość liczb <math>r</math> względnie pierwszych z <math>n</math>, gdzie <math>r = 0, \ldots, n - 1</math>, bo <math>\gcd (b_r \cdot n + r, n) = \gcd (r, n)</math>
| |
− |
| |
− | :* ilość liczb <math>r</math> względnie pierwszych z <math>n</math>, gdzie <math>r = 1, \ldots, n</math>, bo <math>\gcd (n, n) = \gcd (0, n) = | n | > 1</math>
| |
− |
| |
− | Ostatnia ilość liczb jest równa <math>\varphi (n)</math>, co wynika wprost z definicji funkcji <math>\varphi (n)</math>.
| |
− |
| |
− |
| |
− | '''5.''' Zbierając: mamy w wypisanej tabeli dokładnie <math>\varphi (m) \varphi (n)</math> liczb <math>u \in [1, m n]</math>, dla których jednocześnie jest
| |
− |
| |
− | ::<math>\gcd (u, m) = 1 \quad \text{i} \quad \gcd (u, n) = 1</math>
| |
− |
| |
− | Z twierdzenia [[#H6|H6]] wynika, że w tabeli jest dokładnie <math>\varphi (m) \varphi (n)</math> liczb <math>u \in [1, m n]</math>, dla których jest
| |
− |
| |
− | ::<math>\gcd (u, m n) = 1</math>
| |
− |
| |
− | Zatem <math>\varphi (m n) = \varphi (m) \varphi (n)</math>. Co należało pokazać.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span id="H34" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Twierdzenie H34</span><br/>
| |
− | Dla dowolnej liczby całkowitej dodatniej <math>n</math> jest
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (n) = n \cdot \prod_{p|n} \left( 1 - {\small\frac{1}{p}} \right)</math>
| |
− |
| |
− | gdzie iloczyn obliczamy po wszystkich liczbach pierwszych <math>p</math>, będących dzielnikami liczby <math>n</math>.
| |
− |
| |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Dowód|Hide=Ukryj dowód}}
| |
− | Ponieważ wszystkie liczby naturalne mniejsze od liczby pierwszej <math>p</math> są jednocześnie pierwsze względem <math>p</math>, to <math>\varphi (p) = p - 1</math>.
| |
− |
| |
− | Równie łatwo znajdujemy wartość funkcji <math>\varphi (n)</math> w przypadku gdy <math>n</math> jest potęgą liczby pierwszej <math>n = p^k</math>. Wystarczy zauważyć, że w ciągu kolejnych liczb
| |
− |
| |
− | ::<math>1, 2, 3, 4, \ldots, p^k - 1, p^k</math>
| |
− |
| |
− | jedynymi liczbami, które nie są pierwsze względem <math>p^k</math>, są te, które dzielą się przez <math>p</math> i jest ich <math>p^{k - 1}</math>, co widać natychmiast po ich bezpośrednim wypisaniu
| |
− |
| |
− | ::<math>1 \cdot p, 2 \cdot p, 3 \cdot p, \ldots, (p^{k - 1} - 1) \cdot p, p^{k - 1} \cdot p</math>
| |
− |
| |
− | Zatem
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (p^k) = p^k - p^{k - 1} = p^k \left( 1 - {\small\frac{1}{p}} \right)</math>
| |
− |
| |
− | Ponieważ <math>\varphi (n)</math> jest funkcją multiplikatywną, to dla <math>n = p^{\alpha_1}_1 \cdot \ldots \cdot p^{\alpha_s}_s</math> otrzymujemy
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (n) = \prod^s_{k = 1} \varphi (p^{\alpha_k}_k)</math>
| |
− |
| |
− | :::<math>\;\;\; = \prod^s_{k = 1} p^{\alpha_k}_k \left( 1 - {\small\frac{1}{p_k}} \right)</math>
| |
− |
| |
− | :::<math>\;\;\; = \left[ \prod^s_{k = 1} p^{\alpha_k}_k \right] \cdot \left[ \prod^s_{k = 1} \left( 1 - {\small\frac{1}{p_k}} \right) \right]</math>
| |
− |
| |
− | :::<math>\;\;\; = n \cdot \prod^s_{k = 1} \left( 1 - {\small\frac{1}{p_k}} \right)</math>
| |
− |
| |
− | :::<math>\;\;\; = n \cdot \prod_{p|n} \left( 1 - {\small\frac{1}{p}} \right)</math>
| |
− |
| |
− | Co należało pokazać.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span id="H35" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Twierdzenie H35</span><br/>
| |
− | Niech <math>n \in \mathbb{Z}_+</math>. Jeżeli <math>q</math> jest liczbą pierwszą, to
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (q n) = \left\{ \begin{array}{rl}
| |
− | (q - 1) \varphi (n) & \quad \text{gdy} \quad q \nmid n \\
| |
− | q \varphi (n) & \quad \text{gdy} \quad q \mid n \\
| |
− | \end{array} \right.</math>
| |
− |
| |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Dowód|Hide=Ukryj dowód}}
| |
− | Jeżeli <math>q \nmid m</math>, to <math>\gcd (q, m) = 1</math>, zatem <math>\varphi (q m) = \varphi (q) \varphi (m) = (q - 1) \varphi (m)</math>. Jeżeli <math>q \mid m</math>, to liczby <math>m</math> oraz <math>q m</math> mają taki sam zbiór dzielników pierwszych, zatem
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (q m) = q m \prod_{p \mid q m} \left( 1 - {\small\frac{1}{p}} \right) = q \cdot \left[ m \prod_{p \mid m} \left( 1 - {\small\frac{1}{p}} \right) \right] = q \varphi (m)</math>
| |
− |
| |
− | Co należało pokazać.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span id="H36" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Zadanie H36</span><br/>
| |
− | Niech <math>q \in \mathbb{P}</math> i <math>a, b, m, n \in \mathbb{Z}_+</math>. Pokazać, że
| |
− |
| |
− | :* <math>\varphi (q^{a + b}) = q^a \varphi (q^b)</math>
| |
− |
| |
− | :* <math>\varphi (n^m) = n^{m - 1} \varphi (n)</math>
| |
− |
| |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Rozwiązanie|Hide=Ukryj rozwiązanie}}
| |
− | '''Punkt 1.'''
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (q^{a + b}) = (q - 1) q^{a + b - 1} = q^a \cdot (q - 1) q^{b - 1} = q^a \varphi (q^b)</math>
| |
− |
| |
− | '''Punkt 2.'''
| |
− |
| |
− | Niech <math>n = p^{\alpha_1}_1 \cdot \ldots \cdot p^{\alpha_s}_s</math>
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (n^m) = \varphi (p^{m \alpha_1}_1 \cdot \ldots \cdot p^{m \alpha_s}_s)</math>
| |
− |
| |
− | ::::<math>\, = \varphi (p^{m \alpha_1}_1) \cdot \ldots \cdot \varphi (p^{m \alpha_s}_s)</math>
| |
− |
| |
− | ::::<math>\, = \varphi (p^{(m - 1) \alpha_1 + \alpha_1}_1) \cdot \ldots \cdot \varphi (p^{(m - 1) \alpha_s + \alpha_s}_s)</math>
| |
− |
| |
− | ::::<math>\, = p^{(m - 1) \alpha_1}_1 \varphi (p^{\alpha_1}_1) \cdot \ldots \cdot p^{(m - 1) \alpha_s}_s \varphi (p^{\alpha_s}_s)</math>
| |
− |
| |
− | ::::<math>\, = p^{(m - 1) \alpha_1}_1 \cdot \ldots \cdot p^{(m - 1) \alpha_s}_s \cdot \varphi (p^{\alpha_1}_1 \cdot \ldots \cdot p^{\alpha_s}_s)</math>
| |
− |
| |
− | ::::<math>\, = n^{m - 1} \varphi (n)</math>
| |
− |
| |
− | Co należało pokazać.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span id="H37" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Twierdzenie H37</span><br/>
| |
− | Niech <math>m, n \in \mathbb{Z}_+</math>. Jeżeli <math>m \mid n</math>, to <math>\varphi (m) \mid \varphi (n)</math>.
| |
− |
| |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Dowód|Hide=Ukryj dowód}}
| |
− | Niech <math>n = p^{\alpha_1}_1 \cdot \ldots \cdot p^{\alpha_s}_s</math>. Ponieważ założyliśmy, że <math>m \mid n</math>, to <math>m</math> musi być postaci <math>m = p^{\beta_1}_1 \cdot \ldots \cdot p^{\beta_s}_s</math>, gdzie <math>0 \leqslant \beta_i \leqslant \alpha_i</math>, dla <math>i = 1, \ldots, s</math>. Łatwo zauważamy, że
| |
− |
| |
− | :* jeżeli <math>\beta_i = 0</math>, to <math>\varphi (p^{\beta_i}_i) = 1</math> i dzieli <math>\varphi (p^{\alpha_i}_i)</math>
| |
− |
| |
− | :* jeżeli <math>1 \leqslant \beta_i \leqslant \alpha_i</math>, to <math>(p_i - 1) p_i^{\beta_i - 1} \mid (p_i - 1) p_i^{\alpha_i - 1}</math>, zatem <math>\varphi (p^{\beta_i}_i) \mid \varphi (p^{\alpha_i}_i)</math>
| |
− |
| |
− | Skąd natychmiast wynika, że <math>\varphi (p^{\beta_1}_1) \cdot \ldots \cdot \varphi (p^{\beta_s}_s)</math> dzieli <math>\varphi (p^{\alpha_1}_1) \cdot \ldots \cdot \varphi (p^{\alpha_s}_s)</math>, czyli <math>\varphi (m) \mid \varphi (n)</math>.
| |
− |
| |
− | Zauważmy, że twierdzenie odwrotne nie jest prawdziwe, bo <math>\varphi (7) \mid \varphi (19)</math>, ale <math>7 \nmid 19</math>.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span id="H38" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Zadanie H38</span><br/>
| |
− | Dla <math>n \geqslant 3</math> wartości <math>\varphi (n)</math> są liczbami parzystymi.
| |
− |
| |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Rozwiązanie|Hide=Ukryj rozwiązanie}}
| |
− | Jeżeli liczba <math>n \geqslant 3</math> jest podzielna przez liczbę pierwszą nieparzystą <math>p</math>, zaś <math>k</math> jest wykładnikiem, z jakim <math>p</math> wchodzi do rozwinięcia <math>n</math> na czynniki pierwsze, to
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (n) = \varphi \left( p^k \cdot {\small\frac{n}{p^k}} \right) = (p - 1) p^{k - 1} \cdot \varphi \left( {\small\frac{n}{p^k}} \right)</math>
| |
− |
| |
− | zatem <math>\varphi (n)</math> jest liczbą parzystą, ponieważ <math>p - 1</math> jest liczbą parzystą.
| |
− |
| |
− | Jeżeli żadna liczba nieparzysta nie dzieli <math>n</math>, to liczba <math>n</math> jest postaci <math>n = 2^a</math> i <math>\varphi (n) = 2^{a - 1}</math>, ale z założenia <math>n \geqslant 3</math>, zatem <math>a \geqslant 2</math> i <math>\varphi (n)</math> jest liczbą parzystą.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span id="H39" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Twierdzenie H39</span><br/>
| |
− | Jeżeli <math>n</math> jest liczbą złożoną, to <math>\varphi (n) \leqslant n - \sqrt{n}</math>.
| |
− |
| |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Dowód|Hide=Ukryj dowód}}
| |
− | <span style="border-bottom-style: double;">Pierwszy sposób</span><br/>
| |
− | Niech <math>n = a b</math>, gdzie <math>1 < a \leqslant b < n</math>. Liczby <math>1 \cdot a, 2 \cdot a, 3 \cdot a, \ldots, b \cdot a</math> są nie większe od <math>n</math> i nie są względnie pierwsze z <math>n</math>, zatem
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (n) \leqslant n - b</math>
| |
− |
| |
− | Ponieważ <math>b \geqslant a</math>, to <math>b^2 \geqslant a b = n</math> i <math>b \geqslant \sqrt{n}</math>. Wynika stąd, że
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (n) \leqslant n - b \leqslant n - \sqrt{n}</math>
| |
− |
| |
− | <br/><span style="border-bottom-style: double;">Drugi sposób</span><br/>
| |
− | Niech <math>q</math> oznacza najmniejszy dzielnik pierwszy liczby złożonej <math>n</math>, zatem <math>q^2 \leqslant n</math>, czyli <math>q \leqslant \sqrt{n}</math>, a stąd <math>{\small\frac{n}{q}} \geqslant \sqrt{n}</math> i
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (n) = n \cdot \prod_{p|n} \left( 1 - {\small\frac{1}{p}} \right) \leqslant n \left( 1 - {\small\frac{1}{q}} \right) = n - {\small\frac{n}{q}} \leqslant n - \sqrt{n}</math>
| |
− |
| |
− | Co należało pokazać.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span id="H40" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Twierdzenie H40</span><br/>
| |
− | Dla <math>n \geqslant 1</math> prawdziwe jest oszacowanie <math>\varphi (n) > {\small\frac{\sqrt{n}}{2}}</math>.
| |
− |
| |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Dowód|Hide=Ukryj dowód}}
| |
− | Dla <math>k \geqslant 3</math> jest
| |
− |
| |
− | ::<math>\left( 1 - {\small\frac{1}{k}} \right)^2 > {\small\frac{1}{k}}</math>
| |
− |
| |
− | Wynika stąd, że jeżeli <math>m \geqslant 3</math> jest liczbą nieparzystą, to
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (m)^2 = m^2 \prod_{p|m} \left( 1 - {\small\frac{1}{p}} \right)^2 > m^2 \prod_{p|m} {\small\frac{1}{p}} \geqslant m</math>
| |
− |
| |
− | bo
| |
− |
| |
− | ::<math>\prod_{p|m} p \leqslant m</math>
| |
− |
| |
− | Czyli dla nieparzystych liczb <math>m \geqslant 3</math> mamy
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (m) > \sqrt{m} > {\small\frac{\sqrt{m}}{2}}</math>
| |
− |
| |
− |
| |
− | Jeżeli <math>d = 2^a</math>, gdzie <math>a \geqslant 1</math>, to
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (d) = \varphi (2^a) = 2^{a - 1} > {\small\frac{\sqrt{2^a}}{2}} = {\small\frac{\sqrt{d}}{2}}</math>
| |
− |
| |
− |
| |
− | W przypadku ogólnym, gdy <math>n</math> jest iloczynem liczby nieparzystej <math>m \geqslant 3</math> i potęgi liczby <math>2</math>, dostajemy
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (n) = \varphi (2^a m) = \varphi (2^a) \varphi (m) > {\small\frac{\sqrt{2^a}}{2}} \cdot \sqrt{m} = {\small\frac{\sqrt{2^a m}}{2}} = {\small\frac{\sqrt{n}}{2}}</math>
| |
− |
| |
− | Oczywiście nierówność <math>\varphi (n) > {\small\frac{\sqrt{n}}{2}}</math> jest również prawdziwa dla <math>n = 1</math>. Co należało pokazać.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span id="H41" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Zadanie H41</span><br/>
| |
− | Pokazać, że dla <math>n \geqslant 7</math> prawdziwe jest oszacowanie <math>\varphi (n) > \sqrt{n}</math>.
| |
− |
| |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Rozwiązanie|Hide=Ukryj rozwiązanie}}
| |
− | Zauważmy, że
| |
− |
| |
− | ::<math>n - 1 > \sqrt{n} \qquad \qquad \;\, \text{dla} \; n \geqslant 3</math>
| |
− |
| |
− | ::<math>n - 1 > \sqrt{2 n} \qquad \qquad \text{dla} \; n \geqslant 4</math>
| |
− |
| |
− |
| |
− | Zatem dla liczby pierwszej <math>p</math> i <math>k \geqslant 1</math> jest
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (p^k) = (p - 1) p^{k - 1} > \sqrt{p} \cdot p^{k - 1} = p^{k - \tfrac{1}{2}} \geqslant p^{\tfrac{k}{2}} = \sqrt{p^k} \qquad \qquad \qquad \qquad \quad \; \text{dla} \;\: p \geqslant 3</math>
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (p^k) = (p - 1) p^{k - 1} > \sqrt{2 p} \cdot p^{k - 1} = \sqrt{2} \cdot p^{k - \tfrac{1}{2}} \geqslant \sqrt{2} \cdot p^{\tfrac{k}{2}} = \sqrt{2 p^k} \qquad \qquad \text{dla} \;\, p \geqslant 5</math>
| |
− |
| |
− |
| |
− | '''1. Przypadek, gdy <math>\boldsymbol{n \geqslant 3}</math> jest liczbą nieparzystą'''
| |
− |
| |
− | Liczba <math>n</math> jest iloczynem czynników pierwszych nieparzystych, zatem
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (n) = \varphi (p^{\alpha_1}_1 \cdot \ldots \cdot p^{\alpha_s}_s) = \varphi (p^{\alpha_1}_1) \cdot \ldots \cdot \varphi (p^{\alpha_s}_s) > \sqrt{p^{\alpha_1}_1} \cdot \ldots \cdot \sqrt{p^{\alpha_s}_s} = \sqrt{n}</math>
| |
− |
| |
− |
| |
− | '''2. Przypadek, gdy <math>\boldsymbol{n = 2^a m} \;</math> i <math>\; \boldsymbol{q \mid m ,} \;</math> gdzie <math>\; \boldsymbol{q \geqslant 5}</math>'''
| |
− |
| |
− | Z założenia <math>n = 2^a m = 2^a q^b r</math>, gdzie <math>r \geqslant 1</math> jest liczbą nieparzystą. Zauważmy, że <math>\varphi (r) \geqslant \sqrt{r}</math>, bo może być <math>r = 1</math>.
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (n) = \varphi (2^a q^b r)</math>
| |
− |
| |
− | :::<math>\;\;\,\, = \varphi (2^a) \varphi (q^b) \varphi (r)</math>
| |
− |
| |
− | :::<math>\;\;\,\, > 2^{a - 1} \sqrt{2 q^b} \sqrt{r}</math>
| |
− |
| |
− | :::<math>\;\;\,\, = 2^{a - \tfrac{1}{2}} \sqrt{q^b} \sqrt{r}</math>
| |
− |
| |
− | :::<math>\;\;\,\, \geqslant 2^{\tfrac{a}{2}} \sqrt{q^b r}</math>
| |
− |
| |
− | :::<math>\;\;\,\, = \sqrt{2^a q^b r}</math>
| |
− |
| |
− | :::<math>\;\;\,\, = \sqrt{n}</math>
| |
− |
| |
− |
| |
− | '''3. Przypadek, gdy <math>\boldsymbol{n = 2^a m} \;</math> i <math>\; \boldsymbol{q \nmid m ,} \;</math> gdzie <math>\; \boldsymbol{q \geqslant 5}</math>'''
| |
− |
| |
− | Jeżeli żadna liczba pierwsza <math>q \geqslant 5</math> nie dzieli <math>m</math>, to możliwe są tylko dwie sytuacje: <math>n = 2^a \,</math> i <math>\, n = 2^a 3^b</math>.
| |
− |
| |
− | '''3a. Przypadek, gdy <math>\boldsymbol{n = 2^a}</math>'''
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (n) = \varphi (2^a) = 2^{a - 1} > \sqrt{2^a} = \sqrt{n} \qquad \qquad \;\, \text{dla} \; a \geqslant 3</math>
| |
− |
| |
− | Twierdzenie nie jest prawdziwe dla <math>n = 2 \,</math> i <math>\, n = 4 \,\,</math> (gdy <math>a = 1 \,</math> lub <math>\, a = 2</math>).
| |
− |
| |
− | '''3b. Przypadek, gdy <math>\boldsymbol{n = 2^a 3^b}</math>'''
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (n) = \varphi (2^a 3^b) = \varphi (2^a) \varphi (3^b) = 2^{a - 1} \cdot 2 \cdot 3^{b - 1} = 2^a 3^{b - 1} = \sqrt{2^a 3^b} \cdot {\small\frac{\sqrt{2^a 3^b}}{3}} > \sqrt{2^a 3^b}</math>
| |
− |
| |
− | Ostatnia nierówność jest prawdziwa, o ile <math>\sqrt{2^a 3^b} > 3</math>, czyli gdy <math>2^a 3^b > 9</math>, co ma miejsce, gdy <math>a \geqslant 2</math> lub <math>b \geqslant 2</math>.
| |
− |
| |
− | Twierdzenie nie jest prawdziwe dla <math>n = 6 \;</math> (gdy <math>a = 1 \,</math> i <math>\, b = 1</math>).
| |
− |
| |
− |
| |
− | Zbierając uzyskane wyniki, otrzymujemy: oszacowanie <math>\varphi (n) > \sqrt{n}</math> nie jest prawdziwe dla <math>n = 1, 2, 4, 6</math>. Co należało pokazać.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span id="H42" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Zadanie H42</span><br/>
| |
− | Pokazać, że dla <math>n \geqslant 2</math> prawdziwe jest oszacowanie <math>\varphi (n) > {\small\frac{n}{3 \log n}}</math>. Korzystając z tego wyniku, pokazać, że <math>\varphi (n) > n^{2 / 3}</math> dla <math>n \geqslant 43</math> oraz że <math>\varphi (n) > n^{3 / 4}</math> dla <math>n \geqslant 211</math>.
| |
− |
| |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Rozwiązanie|Hide=Ukryj rozwiązanie}}
| |
− | Niech <math>n = q^{\alpha_1}_1 \cdot \ldots \cdot q^{\alpha_s}_s</math>, a <math>n' = q_1 \cdot \ldots \cdot q_s</math> oznacza liczbę, będącą iloczynem dokładnie '''tych samych''' czynników pierwszych, jakie występują w liczbie <math>n</math>, natomiast <math>n^{\!\ast} = p_1 \cdot \ldots \cdot p_s</math> oznacza liczbę, będącą iloczynem dokładnie '''tej samej ilości''' czynników pierwszych, przy czym <math>p_i</math> oznacza teraz <math>i</math>-tą liczbę pierwszą.
| |
− |
| |
− | Ponieważ
| |
− |
| |
− | ::<math>{\small\frac{\varphi (n)}{n}} = \prod_{p \mid n} \left( 1 - {\small\frac{1}{p}} \right)</math>
| |
− |
| |
− | to
| |
− |
| |
− | ::<math>{\small\frac{\varphi (n)}{n}} = {\small\frac{\varphi (n')}{n'}} \geqslant {\small\frac{\varphi (n^{\!\ast})}{n^{\!\ast}}} = \prod^s_{i = 1} \left( 1 - {\small\frac{1}{p_i}} \right) \geqslant \prod^{p_s}_{k = 2} \left( 1 - {\small\frac{1}{k}} \right) = {\small\frac{1}{p_s}}</math>
| |
− |
| |
− | Ostatnia równość wynika z prostego wzoru
| |
− |
| |
− | ::<math>\prod^m_{k = 2} \left( 1 - {\small\frac{1}{k}} \right) = {\small\frac{1}{2}} \cdot {\small\frac{2}{3}} \cdot {\small\frac{3}{4}} \cdot \ldots \cdot {\small\frac{m - 2}{m - 1}} \cdot {\small\frac{m - 1}{m}} = {\small\frac{1}{m}}</math>
| |
− |
| |
− |
| |
− | Musimy oszacować wartość liczby <math>p_s</math>. Z twierdzenia B31 wynika, że dla <math>m \geqslant 2</math> jest <math>P(m) \geqslant 2^{m / 2}</math>, gdzie funkcja <math>P(m)</math> jest równa iloczynowi wszystkich liczb pierwszych nie większych od <math>m</math>. Zatem dla <math>p_s \geqslant 2</math> jest
| |
− |
| |
− | ::<math>n^{\!\ast} = p_1 \cdot \ldots \cdot p_s = P (p_s) \geqslant 2^{p_s / 2}</math>
| |
− |
| |
− | Logarytmując, otrzymujemy
| |
− |
| |
− | ::<math>p_s \leqslant {\small\frac{2 \log n^{\!\ast}}{\log 2}}</math>
| |
− |
| |
− | Ponieważ <math>n \geqslant n' \geqslant n^{\!\ast}</math>, to
| |
− |
| |
− | ::<math>{\small\frac{\varphi (n)}{n}} \geqslant {\small\frac{1}{p_s}} \geqslant {\small\frac{\log 2}{2 \log n^{\!\ast}}} \geqslant {\small\frac{\log 2}{2 \log n}} > {\small\frac{1}{3 \log n}}</math>
| |
− |
| |
− | Ostatecznie otrzymujemy
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (n) > {\small\frac{n}{3 \log n}}</math>
| |
− |
| |
− | Co należało pokazać.
| |
− |
| |
− |
| |
− | Rozwiązując drugą część zadania, wystarczy znaleźć, dla jakich <math>n</math> prawdziwa jest nierówność
| |
− |
| |
− | ::<math>{\small\frac{n}{3 \log n}} > n^{2 / 3}</math>
| |
− |
| |
− | Przebieg funkcji <math>{\small\frac{n}{3 \log n}} \,</math> i <math>\, n^{2 / 3}</math> przedstawiliśmy na wykresie
| |
− |
| |
− | ::[[File: Euler1.png|1100px|none]]
| |
− |
| |
− | Punkt przecięcia tych funkcji znajdujemy, wpisując w PARI/GP polecenie
| |
− |
| |
− | <span style="font-size: 90%; color:black;">'''solve'''(n = 10, 10^5, n/(3*'''log'''(n)) - n^(2/3))</span>
| |
− |
| |
− | Otrzymujemy
| |
− |
| |
− | ::<math>n = 29409.965</math>
| |
− |
| |
− | Zatem <math>{\small\frac{n}{3 \log n}} > n^{2 / 3}</math> dla <math>n > 2.95 \cdot 10^4</math>.
| |
− |
| |
− | Poleceniem
| |
− |
| |
− | <span style="font-size: 90%; color:black;">'''for'''(n = 1, 3*10^4, '''if'''( '''eulerphi'''(n) <= n^(2/3), '''print'''(n) ))</span>
| |
− |
| |
− | sprawdzamy, że oszacowanie <math>\varphi (n) > n^{2 / 3}</math> jest prawdziwe dla <math>n \geqslant 43</math>.
| |
− |
| |
− |
| |
− | Postępując analogicznie jak wyżej, znajdujemy, dla jakich <math>n</math> prawdziwa jest nierówność
| |
− |
| |
− | ::<math>{\small\frac{n}{3 \log n}} > n^{3 / 4}</math>
| |
− |
| |
− | Wpisując w PARI/GP polecenie
| |
− |
| |
− | <span style="font-size: 90%; color:black;">'''solve'''(n = 10, 10^7, n/(3*'''log'''(n)) - n^(3/4))</span>
| |
− |
| |
− | otrzymujemy
| |
− |
| |
− | ::<math>n = 4447862.680</math>
| |
− |
| |
− | Zatem <math>{\small\frac{n}{3 \log n}} > n^{3 / 4}</math> dla <math>n > 4.45 \cdot 10^6</math>
| |
− |
| |
− | Poleceniem
| |
− |
| |
− | <span style="font-size: 90%; color:black;">'''for'''(n = 1, 5*10^6, '''if'''( '''eulerphi'''(n) <= n^(3/4), '''print'''(n) ))</span>
| |
− |
| |
− | sprawdzamy, że oszacowanie <math>\varphi (n) > n^{3 / 4}</math> jest prawdziwe dla <math>n \geqslant 211</math>. Co należało pokazać.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span id="H43" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Twierdzenie H43</span><br/>
| |
− | Niech <math>n \in \mathbb{Z}_+</math>. Liczba <math>n</math> jest liczbą pierwszą wtedy i tylko wtedy, gdy <math>\varphi (n) = n - 1</math>.
| |
− |
| |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Dowód|Hide=Ukryj dowód}}
| |
− | Dla liczb złożonych <math>n \geqslant 4</math> nigdy nie będzie <math>\varphi (n) = n - 1</math>, bo
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (n) \leqslant n - \sqrt{n} \leqslant n - 2</math>
| |
− |
| |
− | Dla <math>n = 1, 2, 3</math> sprawdzamy bezpośrednio: <math>\varphi (1) = 1 \neq 1 - 1</math>, <math>\varphi (2) = 1 = 2 - 1</math>, <math>\varphi (3) = 2 = 3 - 1</math>. Co kończy dowód.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span id="H44" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Twierdzenie H44</span><br/>
| |
− | Dla dowolnej liczby całkowitej dodatniej <math>n</math> jest
| |
− |
| |
− | ::<math>n = \sum_{d \mid n} \varphi (d) = \sum_{d \mid n} \varphi \left( {\small\frac{n}{d}} \right)</math>
| |
− |
| |
− | gdzie sumowanie przebiega po wszystkich dzielnikach dodatnich liczby <math>n</math>.
| |
− |
| |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Dowód|Hide=Ukryj dowód}}
| |
− | Ponieważ <math>\varphi (n)</math> jest funkcją multiplikatywną, to funkcja
| |
− |
| |
− | ::<math>F(n) = \sum_{d \mid n} \varphi (d)</math>
| |
− |
| |
− | też jest funkcją multiplikatywną (zobacz [[#H31|H31]]). Łatwo sprawdzamy, że twierdzenie jest prawdziwe dla <math>n = 1</math>. Niech <math>n > 1</math>. Jeżeli <math>n =
| |
− | p^{\alpha}</math> jest potęgą liczby pierwszej, to otrzymujemy
| |
− |
| |
− | ::<math>F (p^{\alpha}) = \sum_{d \mid p^{\alpha}} \varphi (d)</math>
| |
− |
| |
− | ::::<math>= \varphi (1) + \varphi (p) + \varphi (p^2) + \ldots + \varphi (p^{\alpha}) =</math>
| |
− |
| |
− | ::::<math>= 1 + (p - 1) + p (p - 1) + \ldots + p^{\alpha - 1} (p - 1) =</math>
| |
− |
| |
− | ::::<math>= 1 + (p - 1) + (p^2 - p) + \ldots + (p^{\alpha} - p^{\alpha - 1})</math>
| |
− |
| |
− | ::::<math>= p^{\alpha}</math>
| |
− |
| |
− | Jeżeli <math>n</math> jest postaci <math>n = p^{\alpha_1}_1 \cdot \ldots \cdot p^{\alpha_s}_s</math>, to
| |
− |
| |
− | ::<math>F(n) = F (p^{\alpha_1}_1 \cdot \ldots \cdot p^{\alpha_s}_s) =</math>
| |
− |
| |
− | :::<math>\;\;\;\, = F (p^{\alpha_1}_1) \cdot \ldots \cdot F (p^{\alpha_s}_s) =</math>
| |
− |
| |
− | :::<math>\;\;\;\, = p^{\alpha_1}_1 \cdot \ldots \cdot p^{\alpha_s}_s</math>
| |
− |
| |
− | :::<math>\;\;\;\, = n</math>
| |
− |
| |
− | Niech <math>1 < d_1 < d_2 < \ldots < n</math> będą dzielnikami liczby <math>n</math>. Zauważmy, że kiedy <math>d</math> przebiega zbiór dzielników <math>\{ 1, d_1, d_2, \ldots, n \}</math>, to <math>e = {\small\frac{n}{d}}</math> przebiega wszystkie te liczby tylko w odwrotnej kolejności. Zatem
| |
− |
| |
− | ::<math>\sum_{d \mid n} \varphi (d) = \sum_{d \mid n} \varphi \left( {\small\frac{n}{d}} \right)</math>
| |
− |
| |
− | Co należało pokazać.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span id="H45" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Zadanie H45</span><br/>
| |
− | Niech <math>n \geqslant 2</math>. Pokazać, że suma liczb całkowitych dodatnich nie większych od <math>n</math> i względnie pierwszych z <math>n</math> jest równa <math>{\small\frac{1}{2}} n \varphi (n)</math>.
| |
− |
| |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Rozwiązanie|Hide=Ukryj rozwiązanie}}
| |
− | Łatwo sprawdzamy, że wzór jest prawdziwy dla <math>n = 2</math> i odtąd będziemy przyjmowali, że <math>n \geqslant 3</math>. Zatem wartości <math>\varphi (n)</math> są liczbami parzystymi i niech <math>c = {\small\frac{1}{2}} \varphi (n)</math>. Zauważmy, że jeżeli liczba <math>a</math> jest względnie pierwsza z <math>n</math>, to liczba <math>n - a</math> jest również względnie pierwsza z <math>n</math>, bo <math>\gcd (a, n) = \gcd (n - a, n)</math>. Wypiszmy wszystkie liczby całkowite dodatnie nie większe od <math>n</math> i względnie pierwsze z <math>n</math> w kolejności rosnącej, a pod spodem w kolejności malejącej
| |
− |
| |
− | ::{| class="wikitable plainlinks" style="font-size: 90%; text-align: center; margin-right: auto;"
| |
− | |-
| |
− | | <math>1</math> || <math>a_2</math> || <math>…</math> || <math>a_c</math> || <math>n - a_c</math> || <math>…</math> || <math>n - a_2</math> || <math>n - 1</math>
| |
− | |-
| |
− | | <math>n - 1</math> || <math>n - a_2</math> || <math>…</math> || <math>n - a_c</math> || <math>a_c</math> || <math>…</math> || <math>a_2</math> || <math>1</math>
| |
− | |}
| |
− |
| |
− | Suma liczb w każdej kolumnie jest równa <math>n</math>. Ponieważ ilość liczb względnie pierwszych z <math>n</math> jest równa <math>\varphi (n)</math>, to podwojona suma liczb całkowitych nie większych od <math>n</math> i pierwszych względem <math>n</math> wynosi <math>n \varphi (n)</math>. Co należało pokazać.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span id="H46" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Zadanie H46</span><br/>
| |
− | Pokazać, że dla liczb naturalnych nieparzystych <math>n \geqslant 5</math> prawdziwe jest oszacowanie <math>\varphi (n) > \pi (n)</math>.
| |
− |
| |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Rozwiązanie|Hide=Ukryj rozwiązanie}}
| |
− | '''1.''' Jeżeli <math>n \geqslant 5</math> jest liczbą pierwszą, to liczbami pierwszymi względem <math>n</math> są wszystkie liczby pierwsze mniejsze od <math>n</math> oraz liczby <math>1, 4</math>. Zatem
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (n) \geqslant \pi (n) - 1 + 2 > \pi (n)</math>.
| |
− |
| |
− | '''2.''' Jeżeli <math>n = p^a</math>, gdzie <math>a \geqslant 2</math>, jest potęgą liczby pierwszej nieparzystej, to <math>n \geqslant 9</math> i liczbami pierwszymi względem <math>n</math> są wszystkie liczby pierwsze nie większe od <math>n</math> (oprócz liczby <math>p</math>) oraz liczby <math>1, 4, 8</math>. Zatem
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (n) \geqslant \pi (n) - 1 + 3 > \pi (n)</math>.
| |
− |
| |
− | '''3.''' Jeżeli <math>n</math> ma więcej niż jeden dzielnik pierwszy nieparzysty, to <math>n = q^{\alpha_1}_1 \cdot \ldots \cdot q^{\alpha_s}_s</math>, gdzie <math>s \geqslant 2</math>. Zauważmy, że
| |
− |
| |
− | ::<math>n = q^{\alpha_1}_1 \cdot \ldots \cdot q^{\alpha_s}_s \geqslant q_1 \cdot \ldots \cdot q_s \geqslant 3 \cdot 5^{s - 1} > 2^{2 s - 1}</math>
| |
− |
| |
− | Liczbami pierwszymi względem <math>n</math> są wszystkie liczby pierwsze nie większe od <math>n</math> (oprócz liczb <math>q_1, \ldots, q_s</math>) oraz liczby <math>1, 2^2, 2^3, \ldots, 2^{2 s - 1}</math>. Zatem
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (n) \geqslant \pi (n) - s + 2 s - 1 = \pi (n) + s - 1 > \pi (n)</math>
| |
− |
| |
− | Co należało pokazać.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span id="H47" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Zadanie H47</span><br/>
| |
− | Pokazać, że dla liczb naturalnych <math>n \geqslant 91</math> prawdziwe jest oszacowanie <math>\varphi (n) > \pi (n)</math>.
| |
− |
| |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Rozwiązanie|Hide=Ukryj rozwiązanie}}
| |
− | Ponieważ <math>p_{2 s} > 1</math> i <math>p_{2 s} \geqslant p_{s + 1}</math>, to z zadania A40 natychmiast wynika nierówność
| |
− |
| |
− | ::<math>p_1 p_2 \cdot \ldots \cdot p_s > p_{s + 1} p_{2 s}</math>
| |
− |
| |
− | która jest prawdziwa dla <math>n \geqslant 4</math>.
| |
− |
| |
− | Pokażemy najpierw, że dla każdej liczby naturalnej mającej nie mniej niż cztery dzielniki pierwsze nierówność <math>\varphi (n) > \pi (n)</math> jest zawsze prawdziwa.
| |
− |
| |
− | Przez <math>p_1, p_2, \ldots, p_k, \ldots</math> oznaczymy kolejne liczby pierwsze. Niech <math>n \geqslant 2</math> będzie liczbą naturalną i <math>n = q^{\alpha_1}_1 \cdot \ldots \cdot q^{\alpha_s}_s</math>, gdzie <math>q_i</math> oznaczają dowolne (nie muszą być kolejne) liczby pierwsze.
| |
− |
| |
− | Wśród kolejnych <math>2 s</math> liczb pierwszych znajduje się przynajmniej <math>s</math> liczb pierwszych '''różnych''' od każdej z liczb <math>q_1, \ldots, q_s</math>. Jeśli oznaczymy te liczby (w rosnącej kolejności) przez <math>r_1, \ldots, r_s</math>, to łatwo zauważymy, że prawdziwe są dla nich następujące oszacowania
| |
− |
| |
− | :* dla najmniejszej liczby <math>r_1 \leqslant p_{s + 1}</math>
| |
− |
| |
− | :* dla wszystkich liczb <math>r_j \leqslant p_{2 s}</math> dla <math>j = 1, \ldots, s</math>.
| |
− |
| |
− | Korzystając z wypisanej na początku dowodu nierówności, dla <math>s \geqslant 4</math> mamy
| |
− |
| |
− | ::<math>n = q^{\alpha_1}_1 \cdot \ldots \cdot q^{\alpha_s}_s \geqslant q_1 \cdot \ldots \cdot q_s \geqslant p_1 \cdot \ldots \cdot p_s > p_{s + 1} p_{2 s} \geqslant r_1 \cdot r_j</math>
| |
− |
| |
− | gdzie <math>j = 1, \ldots, s</math>.
| |
− |
| |
− | Wynika stąd, że jeśli <math>s \geqslant 4</math>, to liczbami pierwszymi względem <math>n</math> są wszystkie liczby pierwsze nie większe od <math>n</math> (oprócz liczb pierwszych <math>q_1, \ldots, q_s</math>) oraz liczby <math>1</math> i <math>r_1 r_j</math>, gdzie <math>j = 1, \ldots, s</math>. Zatem
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (n) \geqslant \pi (n) - s + s + 1> \pi (n)</math>
| |
− |
| |
− | Co mieliśmy pokazać.
| |
− |
| |
− |
| |
− | Uwzględniając rezultat pokazany w zadaniu [[#H46|H46]], pozostaje sprawdzić przypadki gdy <math>n = 2^a</math>, <math>n = 2^a p^b</math>, <math>n = 2^a p^b q^c</math>, gdzie <math>a, b, c \in \mathbb{Z}_+</math>.
| |
− |
| |
− | '''1.''' Niech <math>n = 2^a</math>. Jeśli <math>n \geqslant 16</math>, to liczbami pierwszymi względem <math>n</math> są wszystkie liczby pierwsze nie większe od <math>n</math> (oprócz liczby <math>2</math>) oraz liczby <math>1, 9, 15</math>. Zatem
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (n) \geqslant \pi (n) - 1 + 3 > \pi (n)</math>
| |
− |
| |
− | '''2.''' Niech <math>n = 2^a p^b</math>, zaś <math>r</math> będzie najmniejszą liczbą pierwszą nieparzystą różną od <math>p</math>. Oczywiście <math>r \in \{ 3, 5 \}</math> i jeśli tylko <math>n > 5^3 = 125</math>, to liczbami pierwszymi względem <math>n</math> są wszystkie liczby pierwsze nie większe od <math>n</math> (oprócz liczb pierwszych <math>2</math> i <math>p</math>) oraz liczby <math>1, r^2, r^3</math>. Zatem
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (n) \geqslant \pi (n) - 2 + 3 > \pi (n)</math>
| |
− |
| |
− | '''3.''' Niech <math>n = 2^a p^b q^c</math>, zaś <math>r</math> będzie najmniejszą liczbą pierwszą nieparzystą różną od <math>p</math> oraz różną od <math>q</math>. Oczywiście <math>r \in \{ 3, 5, 7 \}</math> i jeśli <math>n > 7^4 = 2401</math>, to liczbami pierwszymi względem <math>n</math> są wszystkie liczby pierwsze nie większe od <math>n</math> (oprócz liczb pierwszych <math>2</math>, <math>p</math> i <math>q</math>) oraz liczby <math>1, r^2, r^3, r^4</math>. Zatem
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (n) \geqslant \pi (n) - 3 + 4 > \pi (n)</math>
| |
− |
| |
− | Zbierając: pozostaje sprawdzić bezpośrednio przypadki, gdy <math>n</math> jest liczbą parzystą i <math>n \leqslant 2401</math>. W GP/PARI wystarczy napisać polecenie
| |
− |
| |
− | <span style="font-size: 90%; color:black;">for(n = 1, 2500, if( eulerphi(n) <= primepi(n), print(n) ))</span>
| |
− |
| |
− | Nierówność <math>\varphi (n) > \pi (n)</math> nie jest prawdziwa dla <math>n \in \{ 2, 3, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 18, 20, 24, 30, 42, 60, 90 \}</math>. Co kończy dowód.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span id="H48" style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Zadanie H48</span><br/>
| |
− | Pokazać, że <math>\varphi (n) = 2^a</math> wtedy i tylko wtedy, gdy <math>n = 2^b q_1 \cdot \ldots \cdot q_s</math>, gdzie <math>q_1, \ldots, q_s</math> są liczbami pierwszymi Fermata: <math>3, 5, 17, 257, 65537</math>.
| |
− |
| |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Rozwiązanie|Hide=Ukryj rozwiązanie}}
| |
− | W przypadku, gdy <math>2 \mid n</math>, łatwo zauważamy, że liczba <math>2</math> może występować w dowolnej potędze, bo <math>\varphi (2^b) = 2^{b - 1}</math>.
| |
− |
| |
− | W przypadku, gdy <math>p \mid n</math>, gdzie <math>p</math> jest liczbą pierwszą nieparzystą, mamy <math>\varphi (p^k) = (p - 1) p^{k - 1}</math> i równie łatwo zauważmy, że musi być <math>k = 1</math>, a liczba <math>p - 1</math> musi być potęgą liczby <math>2</math>. Zatem liczba pierwsza <math>p</math> musi być postaci <math>p = 2^t + 1</math>, co jest możliwe tylko wtedy, gdy <math>t</math> jest potęgą liczby <math>2</math> (zobacz C48), czyli <math>p</math> musi być liczbą pierwszą Fermata. Co należało pokazać.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Zadanie H49</span><br/>
| |
− | Pokazać, że funkcja Eulera spełnia warunek <math>\varphi (n) = \frac{n}{2}</math> wtedy i tylko wtedy, gdy <math>n = 2^k</math>.
| |
− |
| |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Rozwiązanie|Hide=Ukryj rozwiązanie}}
| |
− | Zauważmy, że <math>n</math> musi być liczbą parzystą, zatem <math>n = 2^k m</math>, gdzie <math>m</math> jest liczbą nieparzystą. Otrzymujemy
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (n) = \varphi (2^k m) = \varphi (2^k) \varphi (m) = 2^{k - 1} \varphi (m) = \frac{2^k m}{2} \cdot \frac{\varphi (m)}{m} = \frac{n}{2} \cdot \frac{\varphi (m)}{m}</math>
| |
− |
| |
− | ale <math>\frac{\varphi (m)}{m} = 1</math> wtedy i tylko wtedy, gdy <math>m = 1</math>. Co należało pokazać.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | <span style="font-size: 110%; font-weight: bold;">Zadanie H50</span><br/>
| |
− | Pokazać, że funkcja Eulera spełnia warunek <math>\varphi (n) = \frac{n}{2} - 1</math> wtedy i tylko wtedy, gdy <math>n = 2 q</math>, gdzie <math>q \geqslant 3</math> jest liczbą pierwszą.
| |
− |
| |
− | {{Spoiler|Style = font-style: italic; font-weight: bold; color: olive; text-decoration: underline;|Show=Rozwiązanie|Hide=Ukryj rozwiązanie}}
| |
− | Oczywiście <math>n</math> musi być liczbą parzystą, zatem <math>n = 2^k m</math>, gdzie <math>m</math> jest liczbą nieparzystą. Możemy teraz zapisać warunek <math>\varphi (n) = \frac{n}{2} - 1</math> w postaci
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (n) = \varphi (2^k m) = \varphi (2^k) \varphi (m) = 2^{k - 1} \varphi (m) = 2^{k - 1} m - 1</math>
| |
− |
| |
− | Ponieważ <math>\varphi (n)</math> dla <math>n \geqslant 3</math> jest liczbą parzystą (zobacz H38), to nie może być <math>k \geqslant 2</math>, bo strony równania miałyby różną parzystość. Zatem musi być <math>n = 2 m</math>, gdzie <math>m</math> jest liczbą nieparzystą
| |
− |
| |
− | ::<math>\varphi (n) = \varphi (2 m) = \varphi (2) \varphi (m) = \varphi (m) = m - 1</math>
| |
− |
| |
− | Z twierdzenia H43 wynika natychmiast, że <math>m</math> musi być liczbą pierwszą. Ponieważ najmniejszymi liczbami, dla których warunek <math>\varphi (n) = \frac{n}{2} - 1</math> jest spełniony są <math>n = 6, 10, 14, \ldots</math>, to musi być <math>m \geqslant 3</math>. Co należało pokazać.<br/>
| |
− | □
| |
− | {{\Spoiler}}
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− |
| |
− | == Przypisy ==
| |
− |
| |
− | <references>
| |
− |
| |
− | <ref name="GCD1">Wikipedia, ''Największy wspólny dzielnik'', ([https://pl.wikipedia.org/wiki/Najwi%C4%99kszy_wsp%C3%B3lny_dzielnik Wiki-pl]), ([https://en.wikipedia.org/wiki/Greatest_common_divisor Wiki-en])</ref>
| |
− |
| |
− | <ref name="cardinality1">Wikipedia, ''Moc zbioru'', ([https://pl.wikipedia.org/wiki/Moc_zbioru Wiki-pl]), ([https://en.wikipedia.org/wiki/Cardinality Wiki-en])</ref>
| |
− |
| |
− | <ref name="sumazbiorow">Wikipedia, ''Zasada włączeń i wyłączeń'', ([https://pl.wikipedia.org/wiki/Zasada_w%C5%82%C4%85cze%C5%84_i_wy%C5%82%C4%85cze%C5%84 Wiki-pl]), ([https://en.wikipedia.org/wiki/Inclusion%E2%80%93exclusion_principle Wiki-en])</ref>
| |
− |
| |
− | <ref name="Euler1">Wikipedia, ''Funkcja φ'', ([https://pl.wikipedia.org/wiki/Funkcja_%CF%86 Wiki-pl]), ([https://en.wikipedia.org/wiki/Euler%27s_totient_function Wiki-en])</ref>
| |
− |
| |
− | </references>
| |
| | | |
| | | |
| | | |
| + | <div style="font-size: 75%;">Some rights reserved. |
| | | |
| + | (CC) 2009 - 2020 by Henryk Dąbrowski |
| | | |
| | | |
| + | Żadna część jak i całość niniejszego opracowania nie może być wykorzystywana w celach komercyjnych, bez uprzedniej pisemnej zgody autora. |
| | | |
| + | Dozwolone jest kopiowanie, rozpowszechnianie, przedstawianie i wykonywanie treści jedynie w celach niekomercyjnych pod warunkiem zachowania jej w oryginalnej postaci. Niedozwolone jest jej zmienianie i/lub tworzenie na jej bazie utworów pochodnych. |
| | | |
| | | |
| + | Kontakt: brakkarysmierci@gmail.com |
| | | |
| | | |
| + | </div> |
| | | |
| | | |
− |
| + | <span class="plainlinks">[https://henryk-dabrowski.pl/index.php?title=Aborcja_%E2%80%93_orzeczenie_Trybuna%C5%82u_Konstytucyjnego_z_1997_roku <span style="font-size: 50%; line-height: 0.5em; color: transparent;">LINK</span>]</span> |