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四年级 走美杯 2024 困难
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填空题 如果两个自然数的积被 7 除余 1,那么我们称这两个自然数互为 “模 7 的倒数”。比如, \( 2×4=8 \) ,被 7 除余 1,则 2 和 4 互为 “模 7 的倒数”; \( 1×1=1 \) ,则 1 的 “模 7 的倒数” 是它自身。显然,一个自然数如果存在 “模 7 的倒数”,则它的倒数并不是唯一的,比如,8 就是 1 的另一个 “模 7 的倒数”。试按顺序分别写出 1,2,3,4,5,6 各自最小的 “模 7 的倒数”_________。
答案与解析
答案: 1,4,5,2,3,6
解析: 根据题意,若自然数 \( a \) 与 \( b \) 互为“模 7 的倒数”,则需满足 \( a \times b \equiv 1 \pmod{7} \) ,即 \( a \times b \) 除以 7 的余数为 1。我们要寻找 \( 1, 2, 3, 4, 5, 6 \) 各自最小的正整数倒数。

1. 当 \( a=1 \) 时: \( 1 \times b \equiv 1 \pmod{7} \) ,最小正整数 \( b=1 \) 。
2. 当 \( a=2 \) 时: \( 2 \times b \equiv 1 \pmod{7} \) 。尝试 \( b=1, 2, 3 \) ,当 \( b=4 \) 时, \( 2 \times 4 = 8 \) , \( 8 \div 7 \) 余 1,故最小 \( b=4 \) 。
3. 当 \( a=3 \) 时: \( 3 \times b \equiv 1 \pmod{7} \) 。尝试 \( b=1, 2, 3, 4, 5 \) ,当 \( b=5 \) 时, \( 3 \times 5 = 15 \) , \( 15 \div 7 \) 余 1,故最小 \( b=5 \) 。
4. 当 \( a=4 \) 时: \( 4 \times b \equiv 1 \pmod{7} \) 。由乘法交换律可知,若 2 的倒数是 4,则 4 的倒数必为 2。故最小 \( b=2 \) 。
5. 当 \( a=5 \) 时: \( 5 \times b \equiv 1 \pmod{7} \) 。同理,若 3 的倒数是 5,则 5 的倒数必为 3。故最小 \( b=3 \) 。
6. 当 \( a=6 \) 时: \( 6 \times b \equiv 1 \pmod{7} \) 。尝试 \( b=6 \) , \( 6 \times 6 = 36 \) , \( 36 \div 7 = 5 \cdots 1 \) ,故最小 \( b=6 \) 。

综上所述,1, 2, 3, 4, 5, 6 各自最小的“模 7 的倒数”依次为 1, 4, 5, 2, 3, 6。
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