【习题研讨】一道末两位数的求法

 

一道正整数幂末两位数的问题!...



一年前在翻阅上中夏令营试题时,发现一道非常吓人的题目:求下面这个数的末两位数。

这题虽然很容易知道个位数是几,但十位数看起来很难求,而且我很长时间以来都不知道怎么下手,当时也不知道问谁去。

一个人做不出奥数题很正常,所以自己并不是很焦虑(大概因为不用考试了)。我相信假以时日,自己的知识和技术准备好了,就能解决这些奥数题了。

当然,我这么有信心,也是因为《华罗庚科普集》中的一段话一直鼓舞着我:



一年后,有了草根群,有了各位大神们的帮助,也有了自己公众号读者们的支持,不断学习后,我终于准备好了!今天就把本题的解法分享给大家。
一个误解


要注意运算顺序,左边化简结果是 5 的 262144 次方,而右边是 5 的 24 次方,也就是说左边远远大于右边。这也提示我们本题用一般的 PC 端的软件也许不一定算得出来,所以我们要利用数学知识处理一下题目.
如何求末两位数
可以找到两个基本的方法:① 找规律:可以猜到一个数的正整数幂的末两位数是周期性重复的(可以证明循环周期不超过 20);

②同余法:求末两位数就是对原数取模 100 求余数,由于 100=4*25,还可以分别取模 4,取模 25,分别求出余数后,解简单的同余方程即可。我们举一例说明:

8^2016 的末两位数是几?

解法一:

找规律.  依次计算 8 的幂,可以发现末两位以08,64,12,96,68,44,52,16,28,24,92,36,88,04,32,56,48,84,72,76 为周期,每 20 个一循环,则本题指数 2016 除以 20 余 16,则末两位为循环节中第 16 位的数,即末两位为 56。

解法二:



以上表明末两位数除以 25 余 6,则可能为 06,31,56,81,又它是 4 的倍数,所以只能为 56.

原题我的解法


反复尝试我觉得还是采取方法一较好,首先列举出 13 的正整数幂的末两位数:13,69,97,61,93,09,17,21,73,49,37,81,53,89,57,41,33,29,77,01,可以发现同样每 20 个一循环,问题降解为:
除以 20 的余数是多少?继续找规律,看看 12 的正整数幂除以 20 的余数是几,进而发现余数以:12,4,8,16,每 4 个为一个周期循环.  所以,还要计算
除以 4 的余数,这并不难:





这样

除以 20 的余数就等于 12^1 除以 20 的余数,也就是 12,这表明原数的末两位数是循环节中第 12 个数(13,69,97,61,93,09,17,21,73,49,37,81,53,89,57,41,33,29,77,01),所以本题的答案即为 81.

题目解完了,要非常感谢朱斌老师曾经的指点,还有叶军老师的奥数教程,《奥赛经典》系列上面的一些章节。

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