¿Cuál es el resto de 9 ^ 99/125?

Le mostraré cómo encontrar [matemáticas] 9 ^ {99} [/ matemáticas] [matemáticas] (\ rm mod ~ 125) [/ matemáticas] utilizando el método de “cuadratura sucesiva”.

Primero, convierta el exponente, [math] 99 [/ math], a binario. El resultado es [math] \ bbox [# CFC, 2px] {1100011} [/ math].

Pondremos el número [math] \ bbox [# FCC, 2px] {1} [/ math] en nuestra “calculadora” (se muestra en [math] \ bbox [# FCC, 2px] {\ rm pink} [/ matemáticas]). En este proceso, seguiremos cuadrando el número en nuestra calculadora y posiblemente multiplicando el número por nuestra base, [matemática] 9 [/ matemática], (o no, dependiendo de los bits de nuestro exponente) hasta que tengamos el resultado final .

Verá, usaremos nuestro exponente binario (que se muestra en [math] \ bbox [# CFC, 2px] {\ rm green} [/ math]) como un programa de computadora. Lo leeremos de izquierda a derecha, y para cada bit “1”, elevaremos al cuadrado el número en nuestra calculadora y luego lo multiplicaremos por [matemática] 9 [/ matemática]. Para cada bit “0”, simplemente elevaremos al cuadrado el número en nuestra calculadora.

Comenzando con [math] \ bbox [# FCC, 2px] {1} [/ math] en nuestra calculadora, y leyendo nuestra cadena de bits como un programa de computadora …

El primer bit es [math] \ bbox [# CFC, 2px] {1} [/ math] bit, así que cuadrelo, luego multiplique por [math] 9 [/ math] [math] (\ rm mod ~ 125) [/ matemática], que resulta en [matemática] \ bbox [# FCC, 2px] {9} [/ matemática].

El segundo bit es [math] \ bbox [# CFC, 2px] {1} [/ math] bit, así que cuadrátelo, luego multiplíquelo por [math] 9 [/ math] [math] (\ rm mod ~ 125) [/ matemática], que resulta en [matemática] \ bbox [# FCC, 2px] {- 21} [/ matemática].

El siguiente bit es [math] \ bbox [# CFC, 2px] {0} [/ math] bit, así que cuadre [math] (\ rm mod ~ 125) [/ math], lo que resulta en [math] \ bbox [# FCC, 2px] {- 59} [/ matemáticas].

El siguiente es [math] \ bbox [# CFC, 2px] {0} [/ math] bit, así que cuadre [math] (\ rm mod ~ 125) [/ math], lo que resulta en [math] \ bbox [#FCC , 2px] {- 19} [/ matemáticas].

… Luego [math] \ bbox [# CFC, 2px] {0} [/ math] bit, así que cuadrátelo [math] (\ rm mod ~ 125) [/ math], resultando en [math] \ bbox [#FCC , 2px] {- 14} [/ matemáticas].

… Luego [math] \ bbox [# CFC, 2px] {1} [/ math] bit, así que cuadrátelo, luego multiplíquelo por [math] 9 [/ math] [math] (\ rm mod ~ 125) [/ math ], lo que resulta en [math] \ bbox [# FCC, 2px] {14} [/ math].

… Luego [math] \ bbox [# CFC, 2px] {1} [/ math] bit, así que cuadrátelo, luego multiplíquelo por [math] 9 [/ math] [math] (\ rm mod ~ 125) [/ math ], lo que resulta en [math] \ bbox [# FCC, 2px] {14} [/ math].

Entonces el resultado final es: [matemáticas] \ boxed {9 ^ {99} \ equiv 14 ~ (\ rm mod ~ 125)} [/ math].

He escrito en otra parte sobre lo increíble que es el pequeño teorema de Fermat: Wikipedia. Siempre que pregunte sobre residuos (módulo), vale la pena echarle un vistazo. 125 no comparte factores con 9 ^ 99, por lo que se aplica el teorema. Lo dejaré aplicándolo a su problema como ejercicio.

* A2A

[matemáticas] \ begin {align} \ varphi (125) & = 5 ^ 3-5 ^ 2 = 100 \\ 9 ^ {100} & \ equiv 1 \ mod 125 \ qquad [\ porque \ text {Teorema del Totient de Euler} ] \\ 9 \ cdot9 ^ {99} & \ equiv126 \ mod125 \ qquad [\ text {¡Obtenga un poco de creatividad aquí!}] \\ 9 ^ {99} & \ equiv \ boxed {14} \ mod125 \ end {align } \ tag * {} [/ math]

Ya hemos terminado!