Основную роль во всей арифметике целых чисел играет теорема о делении с остатком.
Теорема 4.1. Для любого целого а и целого существуют и единственные целые q и r, такие что
.
Замечание 4.3. Если то q называется неполным частным, а r – остатком от деления a на b.
Замечание 4.2. В частности, если , то
и
делится на
.
Из теоремы 4.1 следует, что при фиксированном целом m > 0 любое целое число а можно представить в одном из следующих видов:
При этом если то будем иметь
, если
и
, если
.
Примеры.
1.
Любое целое число можно представить в виде или
.
2.
Любое целое число можно представить в виде или
или
.
Важным следствием из теоремы о делении с остатком является еще одно свойство делимости.
Теорема 4.4. Разность целых чисел а и b делится на натуральное число m в том и только в том случае, когда числа а и b при делении на m дают одинаковые остатки.
Замечание. Такие числа называют еще равноостаточными, или сравнимыми по модулю m.
На следующей теореме основан ещё один способ нахождения наибольшего общего делителя целых чисел.
Теорема 4.5. Пусть a и b – два целых числа, 0и
,
тогда
.
Этот способ называется алгоритмом Евклида. Задача нахождения НОД чисел a и b сводится к более простой задаченахождения НОД b и r, . Если r = 0, то
. Если же
, то рассуждения повторяем, отправляясь от b и r. В результате получаем цепочку равенств:
,
,
,
,
,
, ……………………(**)
………….. ………..
,
,
.
Мы получим убывающую последовательность натуральных чисел
которая не может быть бесконечной. Поэтому существует остаток, равный нулю: пусть . На основании теоремы 4.5 из (**) следует, что
.