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77 的 88 次方的末位数字是多少?

2020-04-03知识

这个题目还是推荐更加一般的数论的方法去做,而不推荐太多组合技巧去做。

其实题目的意思,本质是等价与 77^{88} \equiv x \quad (mod 10) 其中x是多少?

显然77和10是互素的,利用欧拉定理的一般形式知道,那必然有

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

这里 \phi(10) 是欧拉函数,即1-10中与10互素的数有几个,显然有4个,分别是

1,3,7,9

故 \phi(10)=4 .

也就是说

77^4\equiv1 \quad (mod 10)

利用模运算基本规律可知 \forall k \in N+,均有77^{4k} \equiv 1(mod 10) ,那当然有

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

可见题设所求的答案是1.

为什么要这样去思考问题,主要是因为模运算有太好的性质。

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

只证明加法部分,减法是一样的

这个证明比较简单,因为 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。

利用性质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)

其实有了上面模如此良好的性质,自然而然思考的是转化的思路,实际上有没有欧拉定理也无所谓,用比较小的数研究一下,会得出一些比较显然的结论,然后根据模运算的加减乘良好性质外推即可。

后注:实际上这类题目的解决范式就是这样的,对于一个特别大的数,我们无法对其进行直接的运算,欧拉定理(有时候模是素数,这个时候结论更好)给我们提供了一个相对较好的起点,即模p余1的数 a^{\phi(p)} ,然后充分利用模运算的四则混合规则,可对任意大数,拆分成相对较小的数的加减乘除后的结果,利用相对较小的数模的性质,即可推出较大的数的模的性质。