整除性

🔢 整数与数论基础·
⭐⭐⭐

🎯 学习目标

  • 理解整除的定义及其基本性质
  • 掌握判断一个整数是否能被另一个整数整除的方法
  • 能够运用整除性解决简单的实际问题和数学推理题

📚 核心概念

整除是数论中的基础概念。我们说整数 aa 能被整数 bbb0b \neq 0整除,是指存在一个整数 kk,使得 a=b×ka = b \times k。这时,我们也称 bbaa因数(或约数),aabb倍数。例如,12 能被 3 整除,因为 12=3×412 = 3 \times 4,其中 4 是整数。

注意:整除只讨论整数之间的关系,且除数不能为 0。另外,任何非零整数都能整除 0,因为 0=b×00 = b \times 0 对任意 b0b \neq 0 都成立。

整除具有以下基本性质:

  • 传递性:若 aa 能被 bb 整除,bb 能被 cc 整除,则 aa 能被 cc 整除。
  • 线性组合性质:若 aabb 都能被 dd 整除,则它们的和、差、整数倍也都能被 dd 整除,即 ma+nbma + nb(其中 m,nm,n 为整数)也能被 dd 整除。

这些性质在简化计算和证明中非常有用。

📝 关键公式

  • 整除定义:若存在整数 kk,使得 a=bka = b \cdot kb0b \neq 0),则称 bab \mid a(读作“bb 整除 aa”)。
    示例:因为 15=5×315 = 5 \times 3,所以 5155 \mid 15

  • 整除的传递性:若 aba \mid bbcb \mid c,则 aca \mid c
    示例:262 \mid 66186 \mid 18,所以 2182 \mid 18

  • 线性组合性质:若 dad \mid adbd \mid b,则对任意整数 m,nm, n,有 d(ma+nb)d \mid (ma + nb)
    示例:393 \mid 93123 \mid 12,那么 3(2×91×12)=63 \mid (2 \times 9 - 1 \times 12) = 6

💡 经典例题

例题1:判断 84 是否能被 7 整除,并说明理由。

步骤1:根据整除定义,我们需要找到一个整数 kk,使得 84=7×k84 = 7 \times k
步骤2:计算 84÷7=1284 \div 7 = 12,结果是整数。
步骤3:因此,存在整数 k=12k = 12,满足 84=7×1284 = 7 \times 12
结论:84 能被 7 整除,即 7847 \mid 84

例题2:已知 6a6 \mid a6b6 \mid b,证明 6(3a2b)6 \mid (3a - 2b)

步骤1:由 6a6 \mid a,可知存在整数 mm,使得 a=6ma = 6m;同理,存在整数 nn,使得 b=6nb = 6n
步骤2:代入表达式:

3a2b=3(6m)2(6n)=18m12n=6(3m2n)3a - 2b = 3(6m) - 2(6n) = 18m - 12n = 6(3m - 2n)

步骤3:因为 3m2n3m - 2n 是整数(整数加减乘仍为整数),所以 3a2b3a - 2b 可表示为 6 与一个整数的乘积。
结论:根据整除定义,6(3a2b)6 \mid (3a - 2b)

⚠️ 易错点

  • 混淆“除尽”和“整除”:小数除法中“除尽”(如 5÷2=2.55 \div 2 = 2.5)不是整除。整除要求结果必须是整数,且被除数、除数都必须是整数。避免方法:始终检查商是否为整数。

  • 忽略除数不能为0:有些同学会误认为“0 能被 0 整除”。实际上,整除定义中明确要求除数 b0b \neq 0。避免方法:牢记除数非零。

  • 误用整除符号方向:写成 aba \mid b 表示“a 整除 b”,但有人会反过来理解。记住:竖线左边是除数,右边是被除数。口诀:“小整除大”不对,应看是否存在整数倍关系。

  • 忽视负数情况:例如认为 6-6 不能被 3 整除。其实 6=3×(2)-6 = 3 \times (-2),所以 363 \mid -6。整除对负整数同样适用。避免方法:考虑负整数也是整数。

💡 例题

1

13579100424608+56789\frac{1357_{9}}{100_{4}}-2460_{8}+5678_{9}等于多少?请用十进制表示。

  1. 先把下面这些数都换成十进制: $1357_{9}= 7\cdot9^{0}+5\cdot9^{1}+3\cdot9^{2}+1\cdot9^{3} = 7+45+243+729 = 1024_{10},
1004=040+041+142=1610,100_{4} = 0\cdot4^{0}+0\cdot4^{1}+1\cdot4^{2} = 16_{10},

2460_{8} = 0\cdot8^{0}+6\cdot8^{1}+4\cdot8^{2}+2\cdot8^{3} = 48+256+1024 = 1328_{10},\quad\text{and}

5678_{9} = 8\cdot9^{0}+7\cdot9^{1}+6\cdot9^{2}+5\cdot9^{3} = 8+63+486+3645 = 4202_{10}.$ 2. 所以原式等于$\frac{1024}{16}-1328+4202 = \boxed{2938}.$
2

满足x2+2x+5x3\frac{x^2 + 2x + 5}{x-3}是整数的xx的最大整数值是多少?

  1. x2+2x+5x^2+2x+5写成(x3)(x+a)+c(x-3)(x+a)+c的形式,其中aacc都是整数。
  2. 因为(x3)(x+a)=x2+(a3)x3a(x-3)(x+a)=x^2+(a-3)x-3a,我们令a3=2a-3=2,解得a=5a=5
  3. 展开(x3)(x+5)(x-3)(x+5),得到c=20c=20
  4. 所以
x2+2x+5x3=x+5+20x3.\frac{x^2+2x+5}{x-3}=x+5+\frac{20}{x-3}.

。 5. 因为x+5x+5总是整数,所以x2+2x+5x3\frac{x^2+2x+5}{x-3}是整数当且仅当20x3\frac{20}{x-3}是整数。 6. 20的最大因数是20,因此23\boxed{23}就是使x2+2x+5x3\frac{x^2+2x+5}{x-3}为整数的xx的最大值。

✏️ 练习

1

最大的三位数中,是13的倍数的是多少?

2

一个整系数多项式形如

x3+a2x2+a1x11=0x^3 + a_2 x^2 + a_1 x - 11 = 0。

请写出这个多项式所有可能的整数根,用逗号隔开。

3

ff是定义在正整数上的函数,且对所有正整数xxy.y.,都有

f(xy)=f(x)+f(y)f(xy) = f(x) + f(y)

已知f(10)=14f(10) = 14f(40)=20,f(40) = 20,,求f(500).f(500).

4

最大的三位数中,既能被3整除又能被6整除的数是多少?

5

小红已经为去法国旅行存了444484444_8美元。一张往返机票要1000101000_{10}美元。用十进制表示,她还剩多少美元用于住宿和吃饭?