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77 的 88 次方的末位數碼是多少?

2020-04-03知識

這個題目還是推薦更加一般的數論的方法去做,而不推薦太多組合技巧去做。

其實題目的意思,本質是等價與 77^{88} \equiv x \quad (mod 10) 其中x是多少?

顯然77和10是互質的,利用歐拉定理的一般形式知道,那必然有

77^{\phi(10)}\equiv1 \quad (mod 10)

這裏 \phi(10) 是歐拉函數,即1-10中與10互質的數有幾個,顯然有4個,分別是

1,3,7,9

故 \phi(10)=4 .

也就是說

77^4\equiv1 \quad (mod 10)

利用模運算基本規律可知 \forall k \in N+,均有77^{4k} \equiv 1(mod 10) ,那當然有

77^{88} =77^{4*22} \equiv 1(mod 10) .

可見題設所求的答案是1.

為什麽要這樣去思考問題,主要是因為模運算有太好的性質。

1^{\circ} a1 \equiv b1 (mod p), a2 \equiv b2 (mod p) \Rightarrow a1 \pm a2 \equiv b1 \pm b2(mod p).

只證明加法部份,減法是一樣的

這個證明比較簡單,因為 a_1 -b_1 = k_1*p,a_2-b_2=k_2*p,所以(a_1 +a_2) -(b_1 + b_2)=(k_1 + k_2)*p

所以a_1 +a_2 和 b_1 + b_2 同余。

2. 如果a_1 \equiv b_1 (mod \quad p),a_2 \equiv b_2 (mod \quad p) 有 a_1a_2 \equiv b_1b_2(mod \quad p)

a_1 -b_1 = k_1*p,a_2-b_2=k_2*p \Rightarrow \\ (a_1*a_2) -(b_1 *b_2)= \\(b_1 + k_1*p)*(b_2+k_2*p)-b_1*b_2 = \\(k_1*b_2 + k_2*b_1+k_1*k_2*p)p

所以 a_1 *a_2 和 b_1 * b_2 同余。

利用性質2可以很自然的得到

77^4\equiv1 \quad (mod 10) \Rightarrow 77^{2*4}\equiv1 \quad (mod 10) ... \Rightarrow 77^{4k} \equiv1 \quad (mod 10)

其實有了上面模如此良好的性質,自然而然思考的是轉化的思路,實際上有沒有歐拉定理也無所謂,用比較小的數研究一下,會得出一些比較顯然的結論,然後根據模運算的加減乘良好性質外推即可。

後註:實際上這類題目的解決範式就是這樣的,對於一個特別大的數,我們無法對其進行直接的運算,歐拉定理(有時候模是質數,這個時候結論更好)給我們提供了一個相對較好的起點,即模p余1的數 a^{\phi(p)} ,然後充分利用模運算的四則混合規則,可對任意大數,拆分成相對較小的數的加減乘除後的結果,利用相對較小的數模的性質,即可推出較大的數的模的性質。