高校数学 公式・解法ノート
差がつく

合同式で余りを計算する

着眼点a\equiv b\pmod m は足す・引く・掛ける・累乗してよい。1(または -1)になる累乗を見つけて指数を小さくする。

a\equiv b,\ c\equiv d\pmod m\ \Longrightarrow\ a\pm c\equiv b\pm d,\quad ac\equiv bd,\quad a^n\equiv b^n

割り算は自由にはできない(m と互いに素な数で割るときのみ可)。

例題
1
3^{100} を7で割った余りを求めよ。
解答
3^3=27\equiv-1\pmod 7 より 3^6\equiv1。
100=6\cdot16+4 なので 3^{100}=(3^6)^{16}\cdot3^4\equiv3^4=81\equiv4。
答 4
2
2^{50} の一の位の数を求めよ。
解答
一の位は10で割った余り。2,4,8,6,2,4,\dots と周期4で繰り返す(2^{n+4}\equiv2^n\pmod{10}、n\ge1)。
50=4\cdot12+2 なので 2^{50} の一の位は 2^2 と同じ 4。
答 4
注意記述答案で合同式を使う場合、記号の意味を一言添えておくと安全(採点者に誤解されない)。
確認問題
1
7^{2026} を5で割った余りは?
答え
7\equiv2、2^4=16\equiv1。2026=4\cdot506+2 より 2^2=4

「整数の性質」の項目

  1. 素因数分解と約数の個数・総和必須
  2. 最大公約数・最小公倍数と ab=GL必須
  3. ユークリッドの互除法必須
  4. 1次不定方程式 ax+by=c必須
  5. 余りで分類する(n=3k, 3k+1, 3k+2)必須
  6. 合同式で余りを計算する差がつく
  7. 式の最大公約数 gcd(2n+1, n+3)差がつく
  8. 積の形に直す (x-a)(y-b)=k必須
  9. 大小を仮定して範囲を絞る差がつく
  10. n! に含まれる素因数の個数差がつく
  11. n 進法(整数と小数)必須
  12. フェルマーの小定理不要

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