每天学点数学
数学中的一些美丽定理具有这样的特性:它们极易从事实中归纳出来,但证明却隐藏的极深。– 高斯 在数学你不明白任何东西。你只使用它们。– 冯·诺伊曼
哥德巴赫猜想
概念
任一大于2的偶数,都可表示成两个素数之和。 而将一个给定的偶数分拆成两个素数之和,则被称之为此数的哥德巴赫分拆。 换句话说,哥德巴赫猜想主张每个大于等于4的偶数都是哥德巴赫数——可表示成两个素数之和的数。
欧拉注明此一猜想可以有另一个等价的版本:
1(A): 任一大于2的偶数都可写成两个质数之和。
2
3(B): 任一大于5的奇数都可写成三个素数之和。
今日常见的猜想陈述为欧拉的版本,(A)亦称为“强哥德巴赫猜想”或“关于偶数的哥德巴赫猜想”。(B)称为“弱哥德巴赫猜想”或“关于奇数的哥德巴赫猜想”。其中(B)从(A)推出,所以如果(A)得证那么(B)也得证。
证明
陈氏定理(陈景润的)
所谓“陈氏定理”的“1+2”,是指:对于任给一个大偶数 N,总可以找到奇素数p', p'‘或p1,p2,p3,使得下列两式至少有一个成立:
1N = p' + p''
2N = p1 + p2p3
两式可以同时成立。偶数较小时,如 N=62,则可以有 62=43+19 以及 62=7+5×11
欧拉定理
概念
定理一 连通的无向图有欧拉路径的充要条件是:
G中奇顶点(连接的边数量为奇数的顶点)的数目等于0或者2。
连通的无向图是欧拉环(存在欧拉回路)的充要条件是:
G中每个顶点的度都是偶数。
定理二
如果连通无向图G 有 2k 个奇顶点,那么它可以用 k 笔画成,并且至少要用 k 笔画成。
对有向图来说,一笔画不仅指遍历所有边,而且要遵循正确的方向。 严谨地说,一个连通有向图G有欧拉路径,指存在一个顶点,从它出发,沿着有向边的方向,可以不重复地遍历图中所有的边。 有向图的欧拉回路则是指可以从某一顶点开始,沿有向边的方向不重复地遍历所有边,然后回到原来出发的顶点。用类似于定理一中证明的思路,可以得到有向图一笔画的判定准则:
一个连通的有向图可以表示为一条从顶点u到v的(不闭合的)欧拉路径的充要条件是:
u的出度(从这个顶点发出的有向边的数量)比入度(指向这个顶点的有向边的数量)多1, v 的出度比入度少1,而其它顶点的出度和入度都相等。
一个连通的有向图是欧拉环(存在欧拉回路)的充要条件是以下两个之一:
1 1.每个顶点的出度和入度都相等;
2 2.存在一系列的(有向)环C1 C2... Cm,使得图G里的每一条边都恰好属于某一个环。
一笔画问题讨论的是能否不重复地遍历一个图的所有边,至于其中有否顶点的遍历或重复经过则没有要求。哈密顿问题讨论的则是顶点的遍历:能否不重复地遍历一个图的所有顶点?
参考: Tutorials How to find whether a given graph is Eulerian or not? Sketch of Eulerian Circuit Algorithm
同余定理
数学上,同余(英语:congruence modulo,符号:≡)是数论中的一种等价关系。当两个整数除以同一个正整数,若得相同余数,则二整数同余。同余是抽象代数中的同余关系的原型。最先引用同余的概念与“≡”符号者为德国数学家高斯。
定义:两个正整数a,b如果它们初一正整数m所得的余数相同,则称a,b对于模m同余。记作:a≡b(mod m)
性质
性质1:a≡b(mod m) => c*m=a-b ,c属于Z(即是说 a 和 b 之差是 m 的倍数) 换句话说:a≡b(mod m) => m | (a-b) (即是说 m 能整除 a 和 b 之差,同时**m | (a-b) ** 也是a,b关于m同余的充要条件)
性质2: 同余关系具有反身性、对称性与传递性,即
1)a≡a (mod m);
2)若a≡b (mod m), 则b≡a (mod m);
3)若a≡b (mod m), b≡c (mod m),则a≡c (mod m).
性质3 :若a≡b(mod m), c≡d (mod m),则
1)a+c≡b+d (mod m);
2)a-c≡b-d (mod m);
3)ac≡bd (mod m).
推论 若a≡b(mod m),n为自然数,则an≡bn (mod m)。
性质4 除法定理一:如果ka≡kb(mod m),且(m,k)=1(即k和m互质),则a≡b(mod m)
性质4 除法定理二: 也即是说:m 的因数也可以整除(a-b)。 m是n的倍数: m = c *n , n | m , 因为m|(a-b) , 所以 n | (a-b) => a≡b (mod n)
同余关系式
威尔逊定理
威尔逊定理给出了判定一个自然数是否为素数的充分必要条件。 即:当且仅当p为素数时:(p-1)! ≡ -1 (mod p) 但是由于阶乘是呈爆炸增长的,其结论作为了解。
费马小定理
假如a是一个整数,p是一个质数,那么 是p的倍数,可以表示为a^p≡a (mod p)
当(a,p)=1 (a不是p的倍数)时定理可以写为:a^(p-1) ≡1 (mod p)
费马小定理是欧拉定理的一个特殊情况,看下面
欧拉定理
欧拉定理(也称费马-欧拉定理或欧拉函数定理)是一个关于同余的性质:若 n,a为正整数,且 n,a互素(即 gcd(a,n)=1)则
a^φ(n) ≡1 (mod m)
即 a^φ(n)与1在模n下同余;φ(n)为欧拉函数。
当n是素数的时候, φ(n)=n-1,所以欧拉定理变为: a^(n-1) ≡ 1 (mod m) or a^n ≡ a (mod m) 这就是费马小定理。
必须掌握-微积分基础
导数
四则运算