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2023-2024学年下学期期末_含答案

2023-2024学年下学期期末试卷(A)​

一、选择题(共 10 小题,每小题 2 分,共 20 分)​

  1. 设 m>1m > 1 是整数,(a,m)=1(a, m) = 1,则下列选项中不正确的是

    A. 若 b≡a(modm)b \equiv a \pmod{m},则 ordm(b)=ordm(a)\mathrm{ord}_m(b) = \mathrm{ord}_m(a).
    B. ad≡ak(modm)a^d \equiv a^k \pmod{m} 成立的充要条件是 d≡k(modm)d \equiv k \pmod{m}.
    C. 若 a′⋅a≡1(modm)a' \cdot a \equiv 1 \pmod{m},则 ordm(a′)=ordm(a)\mathrm{ord}_m(a') = \mathrm{ord}_m(a).
    D. 若 ordm(a)=st\mathrm{ord}_m(a) = st,则 ordm(as)=t\mathrm{ord}_m(a^s) = t.

    解:

    B

    ad≡ak(modm)a^d \equiv a^k \pmod{m} 成立的充要条件是 d≡k(mod(ordm(a)))d \equiv k \pmod{(\mathrm{ord}_m(a))}


  2. 下列哪个数不是模 11 的原根?

    A. 7
    B. 6
    C. 4
    D. 2

    解:

    C

    简单验证即可


  3. 9 模 14 的指数 ord14(9)\mathrm{ord}_{14}(9) 是

    A. 6
    B. 3
    C. 2
    D. 1

    解:

    B

    简单计算即可


  4. 设 a,b,c∈Z,c≠0a, b, c \in \mathbb{Z}, c \ne 0,下列结论不正确的是

    A. 若 c∣a,c∣bc \mid a, c \mid b,则 c∣(a+b)c \mid (a + b).
    B. 若 c∣ac \mid a,则 c∣abc \mid ab.
    C. 若 bc∣acbc \mid ac,则 b∣ab \mid a.
    D. 若 c∣(a2−b2)c \mid (a^2 - b^2),则 c∣(a−b)c \mid (a - b) 或 c∣(a+b)c \mid (a + b).

    解:

    D

    例如 a−b=3,a+b=5,c=15a - b = 3, a + b = 5, c = 15


  5. 模 40 的简化剩余系中元素的个数为

    A. 16
    B. 28
    C. 39
    D. 40

    解:

    A

    φ(40)=16\varphi(40) = 16


  6. 已知 ord137(47)=136\mathrm{ord}_{137}(47) = 136, ord739(47)=82\mathrm{ord}_{739}(47) = 82,则 ord101243(47)=\mathrm{ord}_{101243}(47) =

    A. 136
    B. 82
    C. 5576
    D. 11152

    解:

    C

    因为 (137,739)=1,137∗739=101243(137, 739) = 1, 137*739 = 101243, 故 ord101243(47)=[ord137(47),ord739(47)]=[136,82]=5576\mathrm{ord}_{101243}(47) = [\mathrm{ord}_{137}(47), \mathrm{ord}_{739}(47)] = [136, 82] = 5576


  7. 设 nn 为整数,则下列选项中一定可以被 6 整除的是

    A. n(n2+1)n(n^2 + 1)
    B. n(n2−1)n(n^2 - 1)
    C. n(n+1)n(n + 1)
    D. n(n−1)n(n - 1)

    解:

    B

    n(n2−1)=n(n−1)(n+1)n(n^2 - 1) = n(n-1)(n+1),因子中必然存在2与3,故能被6整除


  8. 下列选项中正确的是

    A. 若 m=1458m = 1458,则模 mm 的原根不存在。
    B. 1275 是 Carmichael 数。
    C. 2047 是对于基 2 的拟素数。
    D. 给定整数 m>1m > 1,(a,m)=(b,m)=1(a,m) = (b,m) = 1,则 ordm(a⋅b)=ordm(a) ⋅ordm(b)\mathrm{ord}_m(a \cdot b) = \mathrm{ord}_m(a)\ \cdot \mathrm{ord}_m(b).

    解:

    C

    简单验证即可


  9. 模 24 的一个简化剩余系为

    A. {−1,2,3,5,7,9,19,20}\{-1, 2, 3, 5, 7, 9, 19, 20\}
    B. {−7,−1,9,13,17,2,23}\{-7, -1, 9, 13, 17, 2, 23\}
    C. {1,5,7,11,13,17,19,23}\{1, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23\}
    D. {3,7,11,13,17,19,23}\{3, 7, 11, 13, 17, 19, 23\}

    解:

    C

    由定义验证即可


  10. 以下哪个数不是模 71 的二次剩余?

    A. 35
    B. 36
    C. 37
    D. 38

    解:

    A

    计算勒让德符号即可


二、填空题(共 10 小题,每小题 3 分,共 30 分)​

  1. 13 模 21 的指数 ord21(13)=\mathrm{ord}_{21}(13) = ________.

    解:

    2

    132=169≡1(mod21)13^2 = 169 \equiv 1 \pmod{21},故 ord21(13)=2\mathrm{ord}_{21}(13) = 2


  2. 3865749mod  11=3^{865749} \mod 11 = ________.

    解:

    4

    因为 (3,11)=1(3, 11) = 1,故 310≡1(mod11)3^{10} \equiv 1 \pmod{11},则 3865749≡39≡4(mod11)3^{865749} \equiv 3^9 \equiv 4 \pmod{11}


  3. 同余方程 17x≡14(mod21)17x \equiv 14 \pmod{21} 的解为 ________.

    解:

    x≡7(mod21)x \equiv 7 \pmod{21}

    先计算17在模21下的逆元,简单计算得到 17∗5≡1(mod21)17 * 5 \equiv 1 \pmod{21},再变形原方程为 5∗17x≡5∗14(mod21)5 * 17x \equiv 5 * 14 \pmod{21},即 x≡70≡7(mod21)x \equiv 70 \equiv 7 \pmod{21}


  4. 已知 a=123,b=321a = 123, b = 321,则有 s=s = ________, t=t = ________,使得 sa+tb=(a,b)=sa + tb = (a, b) = ________.

    解:

    s=47,t=−18,(a,b)=3s = 47, t = -18, (a,b) = 3

    进行exgcd即可,算法参见教材第一章


  5. 下面的方程组的解为 ________.

    {3x+5y≡38(mod47)x−y≡10(mod47)\begin{cases} 3x + 5y \equiv 38 \pmod{47}\\ x - y \equiv 10 \pmod{47} \end{cases}
    解:

    x≡11(mod47),y≡1(mod47)x \equiv 11 \pmod{47}, y \equiv 1 \pmod{47}

    变形后解一元一次同余方程即可


  6. (65103)=\left( \frac{65}{103} \right) = ________.

    解:

    -1

    简单计算勒让德符号


  7. 同余方程 6x≡3(mod9)6x \equiv 3 \pmod{9} 的解为 ________.

    解:

    x≡2,5,8(mod9)x \equiv 2, 5, 8 \pmod{9}

    做法同3,注意多解


  8. 模 29 的最小正原根为 ________.

    解:

    2

    简单检验计算即可


  9. 220022^{2002} 被 7 除所得的余数为 ________.

    解:

    2

    做法同2


  10. 已知 443 是素数,同余方程 x2≡26(mod443)x^2 \equiv 26 \pmod{443} 有 ________ 个解。

    解:

    0

    计算勒让德符号 (26443)\left( \frac{26}{443} \right)即可


三、计算题(共 25 分)​

  1. 判断方程 x15≡14(mod41)x^{15} \equiv 14 \pmod{41} 解的个数,并求出所有解(15 分)

    模 41 以 6 为原根的指数表如下,其中第一列表示十位数,第一行表示个位数,交叉位置表示该数的指数:

    0123456789
    040261512221393830
    183273125372433169
    234142936134175117
    3232810181921232356
    420
    解:

    ∵φ(41)=40, (φ(41),15)=5\because\varphi(41)=40,\ (\varphi(41),15)=5
    ∴方程有5个解\therefore\text{方程有5个解}
    x15≡14 (mod 41)x^{15}\equiv14\ (mod\ 41)
    查表得 14≡625 (mod 41)14\equiv6^{25}\ (mod\ 41)
    令 x≡ 6a (mod 41)x\equiv\ 6^a\ (mod\ 41)
    则有 6a15≡625 (mod 41)6^{a^{15}}\equiv6^{25}\ (mod\ 41)
    即 615a≡625 (mod 41)6^{15a}\equiv6^{25}\ (mod\ 41)
    则 15a≡25 (mod 40)15a\equiv25\ (mod\ 40)
    化为 3a≡5 (mod 8)3a\equiv5\ (mod\ 8),该式解为 a≡7 (mod 8)a\equiv7\ (mod\ 8)
    故解为 a≡7,15,23,31,39 (mod 40)a\equiv7,15,23,31,39\ (mod\ 40)
    查表得原式解为 x≡29,3,30,13,7 (mod 41)x\equiv29,3,30,13,7\ (mod\ 41)


  2. 计算 Legendre 符号(10 分)

    1. (33317)\left( \frac{33}{317} \right)
    2. (286563)\left( \frac{286}{563} \right)
    解:

    勒让德符号的计算较为简单,这里不给出解题过程,两问的答案分别是-1,-1


四、证明题(25 分)​

  1. 证明:121 是对基 3 的拟素数。(10 分)

    证明:

    要证121是基3的拟素数,即证 3120≡1 (mod 121)3^{120}\equiv1\ (mod\ 121)

    一种常见的思路:
    显然121与3互素,由欧拉定理, φ(121)=112−11=110,3φ(121)=3110≡1 (mod 121)\varphi(121)=11^2-11=110,3^{\varphi(121)}=3^{110}\equiv1\ (mod\ 121)
    所以 3120≡310 (mod 121)3^{120}\equiv3^{10}\ (mod\ 121), 3103^{10}显然可以手动验算,得证

    另一种可能性:
    尝试逐个检验后发现 35=243≡1 (mod 121),5∣1203^{5}=243\equiv1\ (mod\ 121),5|120,直接得证


  2. 设 nn 为偶数, pp 为素数, 且 p∣n4+1p \mid n^{4} + 1, 证明 p≡1(mod8)p \equiv 1 \pmod 8 (15 分)

    证明:

    显然p不为2

    ∵p∣n4+1\because p|n^4+1
    ∴n4+1≡0 (mod p)\therefore n^4+1\equiv 0\ (mod \ p)
    ∴n4+2n2+1≡2n2 (mod p)\therefore n^4+2n^2+1\equiv 2n^2\ (mod \ p)
    ∴(n2+1)2≡2n2 (mod p)\therefore (n^2+1)^2\equiv 2n^2\ (mod \ p)

    由二次剩余的定义,知式子右边是模p的二次剩余
    ∴(2n2p)=1\therefore(\frac{2n^2}{p})=1

    又 ∵(n,p)=1\because (n,p)=1
    ∴(2p)=1\therefore(\frac{2}{p})=1
    ∴p≡1,−1 (mod 8)\therefore p\equiv 1,-1\ (mod\ 8)

    类似的,有 n4−2n2+1≡−2n2 (mod p),(−2p)=1n^4-2n^2+1\equiv -2n^2\ (mod \ p),(\frac{-2}{p})=1
    分别检验 p≡1 (mod 8)p\equiv 1\ (mod\ 8) 与 p≡−1 (mod 8)p\equiv -1\ (mod\ 8),发现只有 p≡1 (mod 8)p\equiv 1\ (mod\ 8)满足条件,得证