Phương pháp chứng minh chia hết – P3

Tiếp theo là phương pháp sử dụng đồng dư để chứng minh các bài toán chia hết.

Một số tính chất về đồng dư các bạn có thể xem lại từ bài giảng đồng dư

Sau đây ta xét một vài ví dụ sau.

Ví dụ 1. Chứng minh rằng với mọi số tự nhiên n:
a) A=752n+126n chia hết cho 19.
b) 52n+1+2n+4+2n+1 chia hết cho 23.

Lời giải

a) 52n=25n6n(mod19)752n=76n(mod19)

Suy ra 752n+126n196n0(mod19).

Do đó A=752n+126n chia hết cho 19.

b) Ta có 52n+1=525n52n(mod23).

Khi đó 52n+1+2n+4+2n+152n+162n+22n(mod23)

232n(mod23)0(mod23).

Do đó 52n+1+2n+4+2n+1 chia hết cho 23.

Ví dụ 2. Tìm tất các số n để
a) 22n+2n+1 chia hết cho 5.
b) 2n+1 chia hết cho 9.

Lời giải

a) Ta thấy 161(mod5), suy ra 16n1(mod5).

Suy ra 24k+r2r(mod5).

Do đó ta xét n theo moldun 4.

  • Nếu n=4k, ta có 22n+2n+13(mod5).
  • Nếu n=4k+1 ta có 22n+2n+17(mod5).
  • Nếu n=4k+2 ta có 22n+2n+14(mod5).
  • Nếu n=4k+3 ta có 22n+2n+11(mod5).

Vậy không tồn tại số tự nhiên n để 22n+2n+1 chia hết cho 5.

b) Ta có 261(mod9), suy ra 26k+requiv2r(mod9).

Đặt n=6k+r(0r5). Khi đó 2n+126k+r+12r+1(mod9)

Do đó 2n+1 chia hết cho 9 khi và chỉ khi 2r+1 chia hết cho 9, tìm ra được r=3.

Vậy n=6k+3 với k là số tự nhiên.

Ví dụ 3. Cho an=22n+1+2n+1+1bn=22n+12n+1+1. Chứng minh rằng với mỗi số tự nhiên n, có một và chỉ một trong hai số an,bn chia hết cho 5.

Lời giải

Ta cần chứng minh anbn chia hết cho 5 và an+bn không chia hết cho 5 với mọi n.

  • anbn=24n+2+10(mod5).
  • an+bn=22n+2+24(1)n+2(mod5)1,2(mod5).

Do đó anbn chia hết cho 5 và an+bn không chia hết cho 5.

Do đó có một và chỉ một trong hai số an hoặc bn chia hết cho 5.

Ví dụ 4. (PTNK 2019) Cho An=2018n+2032n1964n1984n với n là số tự nhiên.
a) Chứng minh với mọi số tự nhiên n thì An chia hết cho 51.
b) Tìm tất cả những số tự nhiên n sao cho An chia hết cho 45.

Lời giải

a) Do 20181964(mod 3)2018n1964n(mod 3).
20321984(mod 3)2032n1984n(mod 3).
An  3.
Ta lại có 20181984(mod 17)2018n1984n(mod 17).
20321964(mod 17)2032n1964n(mod 17).
An  17.
Do (3;17)=1 nên An  51n
b) An=2018n+2032n1964n1984n.

b)

  • Ta xét các trường hợp của n để An  5.
    Ta có An(2)n+2n2(1)n (mod 5).
    Do đó nếu n lẻ An2(mod 5)(loại).
    Nếu n=4kAn224k2220 (mod 5) (nhận)
    Nếu n=4k+2An224k+22826 (mod 5) (loại).
    Vậy An  5n  4.
  • Ta xét các trường hợp của n để An  9.
    Ta có
    An2n+(2)n2n4n(mod9)
    2n4n (mod 9) \quad (Do n chẵn).
    2n(12n)mod9)Vì (2;9 ) = 1 \Rightarrow 2^n – 1  \vdots \ 9.Xét n= 3k vi k \in \mathbb{N} .Tacó A_n \equiv 2^{3k} – 1 \equiv (-1)^k – 1 \quad (\mod 9) \Rightarrow k$ chẵn.

    • Xét n=3k+1 với kN. Ta có An23k+112(1)k1 (mod 9) \quad (loại).
    • Xét n=3k+2 với kN. Ta có An23k+214(1)k1 (mod 9) \quad (loại).
  • Vậy An  45n  12.

Bài tập rèn luyện

Bài 1. Cho n là số tự nhiên. Chứng minh rằng:
a) 52n+1+2n+4+2n+1 chia hết cho 23;
b) 11n+2+122n+1 chia hết cho 133;
c)  5n+2+26.5n+82n+1 chia hết cho 59;
d)  52n+1.2n+2+3n+2.22n+1 chia hết cho 38.

Bài 2. Tìm tất cả các số tự nhiên n sao cho:
a) 23n+4+32n+1 chia hết cho 19
b) n.2n+1 chia hết cho 3
c) 22n+2n+1 chia hết cho 21
d)  1n+2n+3n+4n chia hết cho 5

Bài 3. Cho n là số tự nhiên. Chứng minh rằng:
a)  222n+10 chia hết cho 13;
b) 324n+1+234n+1+5 chia hết cho 22.

Bài 4. (PTNK) Tìm các số nguyên dương n sao cho:
a) n.2n+3n chia hết cho 5;
b) n.2n+3n chia hết cho 25.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *