Ниже подробно разберу каждую пару утверждений A и B из задачи. Для каждой части дам формулировку критерия эквивалентности A ↔ B, затем докажу обе стороны (A ⇒ B и B ⇒ A) и приведу компактное пояснение. Поскольку цель — понять, всё сопровожу логическими соотношениями и примерами.
Общие замечания
- Критерий эквивалентности A ↔ B означает: A верно тогда и только тогда, когда верно B.
- Части a) приводят к стандартной эквивалентности по модульности: A ⇔ B, где A = “a ≡ b (mod m)” и B = “m делит (a − b)”.
Часть a)
- A: целые числа a и b дают одинаковые остатки при делении на m.
- B: разность a − b делится на m.
- Критерий A ↔ B: A ⇔ B эквивалентно тому, что a ≡ b (mod m) тогда и только тогда, когда m | (a − b).
Доказательство
- A ⇒ B: если a и b дают одинаковые остатки, то можно записать a = qm + r и b = tm + r. Тогда a − b = (q − t)m, следовательно m | (a − b).
- B ⇒ A: если m | (a − b), то a − b = km. Тогда a = b + km, и при делении на m остаток от a равен остатку от b. Значит a и b дают одинаковый остаток.
- Вывод: A и B эквивалентны.
Пример: возьмем a = 7, b = 2, m = 5. Остатки: 7 mod 5 = 2, 2 mod 5 = 2 → A истинно; 7 − 2 = 5 делится на 5 → B истинно.
Часть б)
- A: натуральные числа a и b взаимно просты (gcd(a,b) = 1).
- B: наименьшее общее кратное натуральных чисел a и b равно произведению ab (lcm(a,b) = ab).
- Критерий A ↔ B: A ⇔ B эквивалентно свойству lcm(a,b) · gcd(a,b) = ab; следовательно gcd(a,b) = 1 ⇔ lcm(a,b) = ab.
Доказательство
- Всегда верно: lcm(a,b) · gcd(a,b) = a b.
- Если gcd(a,b) = 1, то lcm(a,b) = ab / gcd(a,b) = ab.
- Обратно, если lcm(a,b) = ab, то gcd(a,b) = ab / lcm(a,b) = 1.
- Вывод: A и B эквивалентны.
Часть в)
- A: сумма цифр натурального числа n делится на 3.
- B: само число n делится на 3.
- Критерий A ↔ B: A ⇔ B эквивалентно тому, что n ≡ сумма цифр (mod 3). Используем факт 10 ≡ 1 (mod 3), поэтому n и сумма цифр равны по модулю 3.
Доказательство
- Пусть n = d_k 10^k + d_{k-1} 10^{k-1} + … + d_0. Так как 10 ≡ 1 (mod 3), то 10^i ≡ 1 (mod 3) для всех i. Тогда n ≡ d_k + d_{k-1} + … + d_0 (mod 3) — то есть n и сумма цифр эквивалентны по модулю 3.
- Следовательно 3 | n ⇔ 3 | сумма цифр n.
- Вывод: A и B эквивалентны.
Пример: n = 12345. Сумма цифр = 1+2+3+4+5 = 15, делится на 3; само число 12345 делится на 3 (12345 ÷ 3 = 4115).
Часть г)
- A: натуральное число n делится на 11.
- B: сумма цифр на чётных местах (от счёта слева) отличается от суммы цифр на нечётных местах на число, делящееся на 11. То есть разность S_odd − S_even (или абсолютная разность) кратна 11.
- Критерий A ↔ B: A ⇔ B эквивалентно классическому критерию делимости на 11: число делится на 11 тогда и только тогда, когда разность сумм цифр на нечетных и четных позициях кратна 11.
Доказательство
- Пусть цифры числа слева направо: d_1, d_2, ..., d_k (позиции считаем от начала).
- Возьмём число N = d_1 10^{k-1} + d_2 10^{k-2} + … + d_k.
- В модуле 11 известно, что 10 ≡ −1 (mod 11). Значит 10^{t} ≡ (−1)^{t} (mod 11).
- Тогда N ≡ d_1(−1)^{k-1} + d_2(−1)^{k-2} + … + d_k(−1)^{0} (mod 11).
- Это эквивалентно чередованию знаков при суммировании цифр: N ≡ (S_odd − S_even) (мод 11) или наоборот, в зависимости от того, как именно считаются позиции. В любом случае абсолютная или разность между суммами цифр на нечетных и четных позициях будет кратна 11 тогда и только тогда, когда N делится на 11.
- Следовательно A и B эквивалентны.
Пример: число 121. Позиции слева: 1(1-я), 2(2-я), 1(3-я). S_odd = 1 + 1 = 2, S_even = 2, разность = 0, кратна 11, значит число делится на 11 (и действительно 121 = 11×11).
Дополнительно
- Если вам нужна, могу привести короткие примеры на каждую часть с конкретными числами для наглядности.
- Если заметите опечатку в вашем виде задачи, сообщите — скорректирую решение под правильный текст.
Если хотите, могу также привести общую схему проверки эквивалентности в подобного типа задач и пару дополнительных примеров для тренировки.