Kongruens och modulo-räkning
Det är resten som räknas
Idag är det torsdag. Vilken veckodag är det om
a) 9 dagar? b) 72 dagar? c) 340 dagar?
a) 9=1⋅7+2⇔79=1+72
b) 72=10⋅7+2⇔772=10+72
Rest
72≡9(mod7) innebär att
- 72 och 9 ger samma rest vid division med 7
- 7∣(72−9)⇔(72−9)=k⋅7,k∈Z
Motsvarande gäller för alla tal a och b kongruenta med varandra (modn)
Veckans dagar
c) Om en liten stund...

a≡b(modn)⇔
Definition
Detta medför att differensen av a och b är jämnt delbar med n. Varför?
och
a−b=k1n+r−(k2n+r)=k1n−k2n=n(k1−k2)⇔n∣(a−b), vilket innebär att a−b är jämnt delbar med n.
Antag att a,b,k1,k2ochr≥0 och n>0, alla heltal.
Att a≡b(modn) innebär per definition att
Subtrahera nu a och b med varandra:
Alltså: a och b ger samma rest vid division med n.
Vid division av ett heltal a med heltalet n finns n möjliga rester: 0,1,2,...,n−1
Exempel division med 4:
416=4+40
417=4+41
418=4+42
419=4+43
420=4+44=5+40
Och resten då?
osv
Summan av resterna
Ex: Vi räknar (mod5) och låter a=10 och b=11
a+b(modn)≡a(modn)+b(modn)
10+11(mod5)≡10(mod5)+11(mod5)
10+11=21≡1(mod5)
10≡0(mod5)
11≡1(mod5)
0+1=1
V.L
H.L
alternativt 203+199+45≡3−1+0=2(mod5)
eftersom 199=40⋅5+(−1)=39⋅5+4
Även negativa rester tillåtna under beräkning!
Vi räknar: 203+199+45≡3+4+0=7≡2(mod5)
Ex:
Resternas produkt
Ex: Vi räknar (mod5) och låter a=12 och b=13
a⋅b(modn)≡a(modn)⋅b(modn)
12⋅13(mod5)≡12(mod5)⋅13(mod5)
12⋅13=156≡1(mod5)
12≡2(mod5)
13≡3(mod5)
2⋅3=6≡1(mod5)
V.L
H.L
Basen och exponenten
Ex: Vi räknar (mod7) och låter a=3 och b=40
ab(modn)≡(a(modn))b
340=(32)20=920≡220=(25)4=324≡44=(42)2==162≡22=4(mod7)
vilket innebär, relaterat till det inledande exemplet, att det är måndag om 340 dagar givet att det är torsdag idag.

Den trevliga trean
Betrakta talet 3282. Det skrivs om enligt
3282=3⋅1000+2⋅100+8⋅10+2⋅1.
Räkna nu kongruens modulo 3:
3⋅1000+2⋅100+8⋅10+2⋅1≡3⋅1+2⋅1+8⋅1+2⋅1=15≡0(mod3).
Eftersom alla multipler av 10 ger resten 1 vid division med 3 så kommer alla tal (i basen tio) att vara kongruenta med sin siffersumma (mod 3). Om den i sin tur är kongruent med 0 (mod 3) så är talet jämnt delbart med 3.
Motsvarande gäller även (mod 9).
Att tänka negativt kan vara positivt
Bestäm resten då 6845 divideras med 23.
68≡22(mod23), ty 68=2⋅23+22 (hmm, stora tal...)
68≡−1(mod23), ty 68=3⋅23+(−1)
6845≡(−1)45=−1≡22(mod23)
Alltså: 236845=k+2322,k∈Z
Ett antal skift
På en arbetsplats är det skiftarbete dygnet runt i pass om fem timmar. Ett skift startar kl. 00.00 natten till måndag. När infaller det första skift som startar kl. 07.00?
5x≡7(mod24), där x är antalet skift som gör att kongruensen uppfylls.
5x≡7(mod24)⇔5x−7=24n,n∈Z.
n=245x−7, sök heltalslösningar genom prövning!
x=11, dvs efter 11 skift (11⋅5=55 timmar, kl. 07.00 på onsdag morgon).
(Prövningsstrategi: 5x−7=24,5x−7=2⋅24,5x−7=3⋅24,...)
Kongruens och moduloräkning
By Nikodemus Karlsson
Kongruens och moduloräkning
Det är resten som räknas
- 1,490