证明形如 $6q + r$ 的正整数的立方,其中 $q$ 是整数,$r = 0, 1, 2, 3, 4, 5$,也形如 $6m + r$。
已知
"正整数的立方可以表示为 $6q\ +\ r$ 的形式,其中 $q$ 是整数,$r\ =\ 0,\ 1,\ 2,\ 3,\ 4,\ 5$ 也形如 $6m\ +\ r$”。
要求
我们需要证明给定的陈述。
解答
根据欧几里得除法定理;
如果 $a$ 和 $b$ 是两个正整数;
$a\ =\ bq\ +\ r$,其中 $0\ \underline{< }\ r\ <\ b$。
如果 $b\ =\ 6$,则;
$a\ =\ 6q\ +\ r$,其中 $0\ \underline{< }\ r\ <\ 6$。
所以,$r\ =\ 0,\ 1,\ 2,\ 3,\ 4,\ 5$
当 $r\ =\ 0$ 时
$a\ =\ 6q$
两边取立方,得到
$a^3\ =\ (6q)^3$
$a^3\ =\ 216q^3$
$a^3\ =\ 6(36q^3)$
$a^3\ =\ 6m$,其中 $m\ =\ 36q^3$
当 $r\ =\ 1$ 时
$a\ =\ 6q\ +\ 1$
两边取立方,得到
$a^3\ =\ (6q\ +\ 1)^3$
$a^3\ =\ 216q^3\ +\ 108q^2\ +\ 18q\ +\ 1$
$a^3\ =\ 6(36q^3\ +\ 18q^2\ +\ 3q)\ +\ 1$
$a^3\ =\ 6m\ +\ 1$,其中 $m\ =\ 36q^3\ +\ 18q^2\ +\ 3q$
当 $r\ =\ 2$ 时
$a\ =\ 6q\ +\ 2$
两边取立方,得到
$a^3\ =\ (6q\ +\ 2)^3$
$a^3\ =\ 216q^3\ +\ 216q^2\ +\ 72q\ +\ 8$
$a^3\ =\ 216q^3\ +\ 216q^2\ +\ 72q\ +\ 6\ +\ 2$
$a^3\ =\ 6(36q^3\ +\ 36q^2\ +\ 12q\ +\ 1)\ +\ 2$
$a^3\ =\ 6m\ +\ 2$,其中 $m\ =\ 36q^3\ +\ 54q^2\ +\ 12q\ +\ 1$
当 $r\ =\ 3$ 时
$a\ =\ 6q\ +\ 3$
两边取立方,得到
$a^3\ =\ (6q\ +\ 3)^3$
$a^3\ =\ 216q^3\ +\ 324q^2\ +\ 162q\ +\ 27$
$a^3\ =\ 216q^3\ +\ 324q^2\ +\ 162q\ +\ 24\ +\ 3$
$a^3\ =\ 6(36q^3\ +\ 54q^2\ +\ 27q\ +\ 4)\ +\ 3$
$a^3\ =\ 6m\ +\ 3$,其中 $m\ =\ 36q^3\ +\ 54q^2\ +\ 27q\ +\ 4$
当 $r\ =\ 4$ 时
$a\ =\ 6q\ +\ 4$
两边取立方,得到
$a^3\ =\ (6q\ +\ 4)^3$
$a^3\ =\ 216q^3\ +\ 432q^2\ +\ 288q\ +\ 64$
$a^3\ =\ 216q^3\ +\ 432q^2\ +\ 288q\ +\ 60\ +\ 4$
$a^3\ =\ 6(36q^3\ +\ 72q^2\ +\ 48q\ +\ 10)\ +\ 4$
$a^3\ =\ 6m\ +\ 4$,其中 $m\ =\ 36q^3\ +\ 72q^2\ +\ 48q\ +\ 10$
当 $r\ =\ 5$ 时
$a\ =\ 6q\ +\ 5$
两边取立方,得到
$a^3\ =\ (6n\ +\ 5)^3$
$a^3\ =\ 216q^3\ +\ 540q^2\ +\ 450q\ +\ 125$
$a^3\ =\ 216q^3\ +\ 540q^2\ +\ 450q\ +\ 120\ +\ 5$
$a^3\ =\ 6(36q^3\ +\ 90q^2\ +\ 75q\ +\ 20)\ +\ 5$
$a^3\ =\ 6m\ +\ 5$,其中 $m\ =\ 36q^3\ +\ 72q^2\ +\ 48q\ +\ 10$
因此,正整数的立方可以表示为 $6q\ +\ r$ 的形式,其中 $q$ 是整数,$r\ =\ 0,\ 1,\ 2,\ 3,\ 4,\ 5$ 也形如 $6m\ +\ r$。