5.3 余數(shù)
在整數(shù)除法運(yùn)算中，除了前面說過的“能整除”情形外，更多的是不能整除的情形，例如 95÷3， 48÷5.不能整除就產(chǎn)生了余數(shù).通常的表示是：
65÷3＝21…… 2， 38÷5＝7…… 3.
上面兩個算式中2和3就是余數(shù)，寫成文字是
被除數(shù)÷除數(shù)=商……余數(shù).
上面兩個算式可以寫成
65＝3×21＋2， 38＝5×7＋3.
也就是
被除數(shù)=除數(shù)×商+余數(shù).
通常把這一算式稱為帶余除式，它使我們?nèi)菀讖?ldquo;余數(shù)”出發(fā)去考慮問題，這正是某些整數(shù)問題所需要的.
特別要提請注意：在帶余除式中，余數(shù)總是比除數(shù)小，這一事實(shí)，解題時常作為依據(jù).
例17 5397被一個質(zhì)數(shù)除，所得余數(shù)是15.求這個質(zhì)數(shù).
解：這個質(zhì)數(shù)能整除
5397-15＝5382，
而 5382＝2×31997×13×23.
因?yàn)槌龜?shù)要比余數(shù)15大，除數(shù)又是質(zhì)數(shù)，所以它只能是23.
當(dāng)被除數(shù)較大時，求余數(shù)的一個簡便方法是從被除數(shù)中逐次去掉除數(shù)的整數(shù)倍，從而得到余數(shù).
例18 求645763除以7的余數(shù).
解：可以先去掉7的倍數(shù)630000余15763，再去掉14000還余下 1763，再去掉1400余下363，再去掉350余13，最后得出余數(shù)是6.這個過程可簡單地記成
645763→15763→1763→363→13→6.
如果你演算能力強(qiáng)，上面過程可以更簡單地寫成：
645763→15000→1000→6.
帶余除法可以得出下面很有用的結(jié)論：
如果兩個數(shù)被同一個除數(shù)除余數(shù)相同，那么這兩個數(shù)之差就能被那個除數(shù)整除.
例19 有一個大于1的整數(shù)，它除967，1000，2001得到相同的余數(shù)，那么這個整數(shù)是多少？
解：由上面的結(jié)論，所求整數(shù)應(yīng)能整除 967，1000，2001的兩兩之差，即
1000-967＝33＝3×11，
2001-1000＝1001＝7×11×13，
2001-967＝1034＝2×11×47.
這個整數(shù)是這三個差的公約數(shù)11.
請注意，我們不必求出三個差，只要求出其中兩個就夠了.因?yàn)榱硪粋�差總可以由這兩個差得到.
例如，求出差1000-967與2001-1000，
那么差
2001-967＝（2001-1000）＋（1000-967）
�。�1001＋33
�。�1034.
從帶余除式，還可以得出下面結(jié)論：
甲、乙兩數(shù)，如果被同一除數(shù)來除，得到兩個余數(shù)，那么甲、乙兩數(shù)之和被這個除數(shù)除，它的余數(shù)就是兩個余數(shù)之和被這個除數(shù)除所得的余數(shù).
例如，57被13除余5，152被13除余9，那么57+152=209被13除，余數(shù)是5＋9＝14被13除的余數(shù)1.
例20 有一串?dāng)?shù)排成一行，其中第一個數(shù)是15，第二個數(shù)是40，從第三個數(shù)起，每個數(shù)恰好是前面兩個數(shù)的和，問這串?dāng)?shù)中，第1998個數(shù)被3除的余數(shù)是多少？
解：我們可以按照題目的條件把這串?dāng)?shù)寫出來，再看每一個數(shù)被3除的余數(shù)有什么規(guī)律，但這樣做太麻煩.根據(jù)上面說到的結(jié)論，可以采取下面的做法，從第三個數(shù)起，把前兩個數(shù)被3除所得的余數(shù)相加，然后除以3，就得到這個數(shù)被3除的余數(shù)，這樣就很容易算出前十個數(shù)被3除的余數(shù)，列表如下：
從表中可以看出，第九、第十兩數(shù)被3除的余數(shù)與第一、第二兩個數(shù)被3除的余數(shù)相同.因此這一串?dāng)?shù)被3除的余數(shù)，每八個循環(huán)一次，因?yàn)?/span>
1998＝ 8×249＋ 6，
所以，第1998個數(shù)被3除的余數(shù)，應(yīng)與第六個數(shù)被3除的余數(shù)一樣，也就是2.
一些有規(guī)律的數(shù)，常常會循環(huán)地出現(xiàn).我們的計算方法，就是循環(huán)制.計算鐘點(diǎn)是
1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12.
這十二個數(shù)構(gòu)成一個循環(huán).
按照七天一輪計算天數(shù)是
日，一，二，三，四，五，六.
這也是一個循環(huán)，相當(dāng)于一些連續(xù)自然數(shù)被7除的余數(shù)
0， 1， 2， 3， 4， 5， 6
的循環(huán).用循環(huán)制計算時間：鐘表、星期、月、四季，說明人們很早就發(fā)現(xiàn)循環(huán)現(xiàn)象.用數(shù)來反映循環(huán)現(xiàn)象也是很自然的事.
循環(huán)現(xiàn)象，我們還稱作具有“周期性”，12個數(shù)的循環(huán)，就說周期是12，7個數(shù)的循環(huán)，就說周期是7.例20中余數(shù)的周期是8.研究數(shù)的循環(huán)，發(fā)現(xiàn)周期性和確定周期，是很有趣的事.
下面我們再舉出兩個余數(shù)出現(xiàn)循環(huán)現(xiàn)象的例子.在講述例題之前，再講一個從帶余除式得出的結(jié)論：
甲、乙兩數(shù)被同一除數(shù)來除，得到兩個余數(shù).那么甲、乙兩數(shù)的積被這個除數(shù)除，它的余數(shù)就是兩個余數(shù)的積，被這個除數(shù)除所得的余數(shù).
例如，37被11除余4，27被11除余5，37×27＝999被 11除的余數(shù)是 4×5＝20被 11除后的余數(shù) 9.
1997＝7×285＋2，就知道1997×1997被7除的余數(shù)是2×2＝4.
例 21 191997被7除余幾？
解：從上面的結(jié)論知道，191997被7除的余數(shù)與21997被7除的余數(shù)相同.我們只要考慮一些2的連乘，被7除的余數(shù).
先寫出一列數(shù)
2，2×2＝4，2×2×2 ＝8，
2×2×2×2＝16，….
然后逐個用7去除，列一張表，看看有什么規(guī)律.列表如下：
事實(shí)上，只要用前一個數(shù)被7除的余數(shù)，乘以2，再被7除，就可以得到后一個數(shù)被7除的余數(shù).（為什么？請想一想.）
從表中可以看出，第四個數(shù)與第一個數(shù)的余數(shù)相同，都是2.根據(jù)上面對余數(shù)的計算，就知道，第五個數(shù)與第二個數(shù)余數(shù)相同，……因此，余數(shù)是每隔3個數(shù)循環(huán)一輪.循環(huán)的周期是3.
1997＝ 3× 665 ＋ 2.
就知道21997被7除的余數(shù)，與21997 被 7除的余數(shù)相同，這個余數(shù)是4.
再看一個稍復(fù)雜的例子.
例22 70個數(shù)排成一行，除了兩頭的兩個數(shù)以外，每個數(shù)的三倍都恰好等于它兩邊兩個數(shù)的和.這一行最左邊的幾個數(shù)是這樣的：
0，1，3，8，21，55，….
問：最右邊一個數(shù)（第70個數(shù)）被6除余幾？
解：首先要注意到，從第三個數(shù)起，每一個數(shù)都恰好等于前一個數(shù)的3倍減去再前一個數(shù)：
3＝1×3-0，
8=3×3-1，
21=8×3-3，
55=21×3-8，
……
不過，真的要一個一個地算下去，然后逐個被6去除，那就太麻煩了.能否從前面的余數(shù)，算出后面的余數(shù)呢？能！同算出這一行數(shù)的辦法一樣（為什么？），從第三個數(shù)起，余數(shù)的計算辦法如下：
將前一個數(shù)的余數(shù)乘3，減去再前一個數(shù)的余數(shù)，然后被6除，所得余數(shù)即是.
用這個辦法，可以逐個算出余數(shù)，列表如下：
注意，在算第八個數(shù)的余數(shù)時，要出現(xiàn)0×3-1這在小學(xué)數(shù)學(xué)范圍不允許，因?yàn)槲覀兦蟊?除的余數(shù)，所以我們可以 0×3加6再來減 1.
從表中可以看出，第十三、第十四個數(shù)的余數(shù)，與第一、第二個數(shù)的余數(shù)對應(yīng)相同，就知道余數(shù)的循環(huán)周期是12.
70 ＝12×5+10.
因此，第七十個數(shù)被6除的余數(shù)，與第十個數(shù)的余數(shù)相同，也就是4.
在一千多年前的《孫子算經(jīng)》中，有這樣一道算術(shù)題：
“今有物不知其數(shù)，三三數(shù)之剩二，五五數(shù)之剩三，七七數(shù)之剩二，問物幾何？”按照今天的話來說：
一個數(shù)除以3余2，除以5余3，除以7余2，求這個數(shù).
這樣的問題，也有人稱為“韓信點(diǎn)兵”.它形成了一類問題，也就是初等數(shù)論中解同余式.這類問題的有解條件和解的方法被稱為“中國剩余定理”，這是由中國人首先提出的.目前許多小學(xué)數(shù)學(xué)的課外讀物都喜歡講這類問題，但是它的一般解法決不是小學(xué)生能弄明白的.這里，我們通過兩個例題，對較小的數(shù)，介紹一種通俗解法.
例23 有一個數(shù)，除以3余2，除以4余1，問這個數(shù)除以12余幾？
解：除以3余2的數(shù)有：
2， 5， 8， 11，14， 17， 20， 23….
它們除以12的余數(shù)是：
2，5，8，11，2，5，8，11，….
除以4余1的數(shù)有：
1， 5， 9， 13， 17， 21， 25， 29，….
它們除以12的余數(shù)是：
1， 5， 9， 1， 5， 9，….
一個數(shù)除以12的余數(shù)是唯一的.上面兩行余數(shù)中，只有5是共同的，因此這個數(shù)除以12的余數(shù)是5.
上面解法中，我們逐個列出被3除余2的整數(shù)，又逐個列出被4除余1的整數(shù)，然后逐個考慮被12除的余數(shù)，找出兩者共同的余數(shù)，就是被12除的余數(shù).這樣的列舉的辦法，在考慮的數(shù)不大時，是很有用的，也是同學(xué)們最容易接受的.
如果我們把例23的問題改變一下，不求被12除的余數(shù)，而是求這個數(shù).很明顯，滿足條件的數(shù)是很多的，它是
5＋ 12×整數(shù)，
整數(shù)可以取0，1，2，…，無窮無盡.事實(shí)上，我們首先找出5后，注意到12是3與4的最小公倍數(shù)，再加上12的整數(shù)倍，就都是滿足條件的數(shù).這樣就是把“除以3余2，除以4余1”兩個條件合并成“除以12余5”一個條件.《孫子算經(jīng)》提出的問題有三個條件，我們可以先把兩個條件合并成一個.然后再與第三個條件合并，就可找到答案.
例24 一個數(shù)除以3余2，除以5余3，除以7余2，求符合條件的最小數(shù).
解：先列出除以3余2的數(shù)：
2， 5， 8， 11， 14， 17， 20， 23， 26，…，
再列出除以5余3的數(shù)：
3， 8， 13， 18， 23， 28，….
這兩列數(shù)中，首先出現(xiàn)的公共數(shù)是8.3與5的最小公倍數(shù)是15.兩個條件合并成一個就是
8＋15×整數(shù)，
列出這一串?dāng)?shù)是
8， 23， 38，…，
再列出除以7余2的數(shù)
2， 9， 16， 23， 30，…，
就得出符合題目條件的最小數(shù)是23.
事實(shí)上，我們已把題目中三個條件合并成一個：被105除余23.
最后再看一個例子.
例25 在100至200之間，有三個連續(xù)的自然數(shù)，其中最小的能被3整除，中間的能被5整除，最大的能被7整除，寫出這樣的三個連續(xù)自然數(shù).
解：先找出兩個連續(xù)自然數(shù)，第一個能被3整除，第二個能被5整除（又是被3除余1）.例如，找出9和10，下一個連續(xù)的自然數(shù)是11.
3和5的最小公倍數(shù)是15，考慮11加15的整數(shù)倍，使加得的數(shù)能被7整除.11＋15×3＝56能被7整除，那么54，55，56這三個連續(xù)自然數(shù)，依次分別能被3，5，7整除.
為了滿足“在100至200之間”將54，55，56分別加上3，5，7的最小公倍數(shù)105.所求三數(shù)是
159， 160， 161.
注意，本題實(shí)際上是：求一個數(shù)（100～200之間），它被3整除，被5除余4，被7除余5.請考慮，本題解法與例24解法有哪些相同之處？
