证明任何正整数的平方都可以表示为 4q 或 4q+1 的形式,其中 'q' 为整数。


已知: 正整数 $q$。


需证明: 我们需要证明任何正整数的平方都可以表示为 $4q$ 或 $4q+1$ 的形式,其中 '$q$' 为整数。



解答:

根据欧几里得除法算法,

如果 $a$ 和 $b$ 是两个正整数,

$a = bm + r$,其中 $0 \le r < b$

设 $a$ 为正整数,$b$ 等于 4,

$a = 4m + r$,其中 $0 \le r < 4$,

所以,$r = 0, 1, 2, 3$

现在,

当 $r = 0$ 时,

$a = 4m$


两边平方,得到:

$a^2 = (4m)^2$

$a^2 = 4(4m^2)$

$a^2 = 4q$,其中 $q = 4m^2$



当 $r = 1$ 时,


$a = 4m + 1$


两边平方,得到:


$a^2 = (4m + 1)^2$

$a^2 = 16m^2 + 1 + 8m$

$a^2 = 4(4m^2 + 2m) + 1$

$a^2 = 4q + 1$,其中 $q = 4m^2 + 2m$



当 $r = 2$ 时,


$a = 4m + 2$


两边平方,得到:


$a^2 = (4m + 2)^2$

$a^2 = 16m^2 + 4 + 16m$

$a^2 = 4(4m^2 + 4m + 1)$

$a^2 = 4q$,其中 $q = 4m^2 + 4m + 1$



当 $r = 3$ 时,


$a = 4m + 3$


两边平方,得到:


$a^2 = (4m + 3)^2$

$a^2 = 16m^2 + 9 + 24m$

$a^2 = 16m^2 + 24m + 8 + 1$

$a^2 = 4(4m^2 + 6m + 2) + 1$

$a^2 = 4q + 1$,其中 $q = 4m^2 + 6m + 2$



因此,任何正整数的平方都可以表示为 4q 或 $4q + 1$ 的形式,其中 $q$ 为整数。

更新于:2022年10月10日

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