Demo-Text für Modulo-Rechnungen. und. Restklassen. Höhere Algebra INTERNETBIBLIOTHEK FÜR SCHULMATHEMATIK.

Ähnliche Dokumente
Zahlentheorie für den Landeswettbewerb für Anfängerinnen und Anfänger der Österreichischen Mathematik-Olympiade

1 Vorbereitung: Potenzen 2. 2 Einstieg und typische Probleme 3

Wieviel Uhr ist es in hundert Stunden? Eine Antwort durch Modulo- Rechnen

Teilbarkeitslehre und Restklassenarithmetik

1 Zahlentheorie. 1.1 Kongruenzen

Kapitel 4. Kapitel 4 Restklassen (die modulo-rechnung)

schreiben, wobei p und q ganze Zahlen sind.

Äquivalenzrelation Restklassen Teilbarkeit in Z Kleiner Satz von Fermat Satz von Euler Eulersche ϕ-funktion

1.Vortrag: Rechnen mit Restklassen/modulo einer Zahl

ALGEBRA Lineare Gleichungen Teil 1. Klasse 8. Datei Nr Friedrich W. Buckel. Dezember 2005 INTERNETBIBLIOTHEK FÜR SCHULMATHEMATIK

Zahlentheorie. Stefan Takacs Linz, am 2. Juni 2004

Studienmaterial Einführung in das Rechnen mit Resten

3.5 Ringe und Körper. Diese Eigenschaften kann man nun auch. 1. (R, +) ist eine kommutative Gruppe. 2. Es gilt das Assoziativgesetz bezüglich.

Teil 1: Trainingsheft für Klasse 7 und 8 DEMO. Lineare Gleichungen mit einer Variablen. Datei Nr Friedrich W. Buckel. Stand 5.

Teilbarkeit und Teilbarkeitsregeln: Wiederholung

Lineare Algebra I 5. Tutorium Die Restklassenringe /n

Kapitel 3: Die Sätze von Euler, Fermat und Wilson. 8 Der Satz von Euler

1 Modulare Arithmetik

Äquivalenzrelation. Tischler-Problem. Euklidischer Algorithmus. Erweiterter euklidischer Algorithmus. Lineare diophantische Gleichung

Mathematisches Institut II Universität Karlsruhe Priv.-Doz. Dr. N. Grinberg

1 Körper. Wir definieren nun, was wir unter einem Körper verstehen, und sehen dann, dass es noch andere, ganz kleine Körper gibt:

5 Grundlagen der Zahlentheorie

Teil 1. Bruchrechnen in Kurzform DEMO. Für alle, die es benötigen, z. B. zur Prüfungsvorbereitung in 10

Kanonische Primfaktorzerlegung

M AT H. GRUNDLAGEN D E R KRY P TO L O G I E

4 Kongruenz und Modulorechnung

Diskrete Mathematik Kongruenzen

Kanonische Primfaktorzerlegung

7. Musterlösung zu Mathematik für Informatiker I, WS 2003/04

Bruchrechnen in Kurzform

Grundlagen der Arithmetik und Zahlentheorie

Grundkurs Mathematik I

1 Der Ring der ganzen Zahlen

Übungen zum Vorkurs Mathematik für Studienanfänger Ein leeres Produkt ist gleich 1, eine leere Summe 0. ***

a(b + c) = ab + ac und (a, b) (c, d) a + d = b + c definiert. Der Quotientenraum Z := N 2 / ist versehen mit der Addition

Vorlesung Mathematik 2 für Informatik

Literatur. ITSec SS 2017 Teil 7/Restklassen

ÜBUNGEN ZUR VORLESUNG ZAHLENTHEORIE, SS 2018

Arbeitsblatt 2 Übungen zu Mathematik I für das Lehramt an der Grund- und Mittelstufe sowie an Sonderschulen H. Strade, B. Werner WiSe 06/

Literatur. ISM SS 2018 Teil 3/Restklassen

Bruchrechnen für Fortgeschrittene. 1. Teil. Kürzen, Erweitern Addition, Subtraktion. Zur Wiederholung oder zum Auffrischen. auf etwas höherem Niveau

4 Kryptologie. Übersicht

Zahlentheorie I - Tipps & Lösungen. Aktualisiert: 15. Oktober 2016 vers Teilbarkeit

Arithmetik und Algebra

Bruchterme. Klasse 8

Seminar zum Thema Kryptographie

Über Polynome mit Arithmetik modulo m

Trainingsaufgaben und Übungstexte. für Klasse 5 oder 6

Fermats Zwei-Quadrate-Satz ein Abriss der Mathematik in Stewarts Artikel Ein Weihnachtslied in Prosa 1 )

Musterlösung zur Klausur Grundwissen Schulmathematik am

Sätze über ganzrationale Funktionen

Quadratische Gleichungen Teil 1. Nach diesem reichhaltigen Übungsmaterial sollte man fit sein. Wenig Theorie und viel Training. Datei Nr.

1.2 Modulare Arithmetik

Fakultät für Informatik und Automatisierung, Technische Universität Ilmenau. Über Polynome mit Arithmetik modulo m.

Mathematik I für Studierende der Informatik und Wirtschaftsinformatik (Diskrete Mathematik) im Wintersemester 2015/16

Demo-Text für Klasse 5 Einfache Gleichungen INTERNETBIBLIOTHEK FÜR SCHULMATHEMATIK.

In die Vielfachenmengen haben sich jeweils vier falsche Zahlen eingeschlichen. Streiche diese falschen Zahlen durch!

Diskrete Mathematik. Sebastian Iwanowski FH Wedel. Kap. 4: Zahlentheorie

Dr. Regula Krapf Sommersemester Beweismethoden

Mathematik: Mag. Schmid Wolfgang Arbeitsblatt 5 1. Semester ARBEITSBLATT 5 RECHNEN MIT BRÜCHEN. 1. Arten von Brüchen und Definition

5. bis 10. Klasse. Schnell-Merk-System. Mathematik. Kompaktwissen Testfragen SMS. Mit Lernquiz fürs Handy

Tag der Mathematik 2016

textlichen Problem heraus. Hier folgt nun ein zugegebenermaßen etwas künstliches Problem :

Thema: Die Einheitengruppe des Restklassenrings /n

Terme, Gleichungen und Zahlenmengen

Termumformungen (ohne binomische Formeln) Klasse 8. Datei Nr Friedrich W. Buckel

) sind keine Terme. Setzt man für die Variable eines Terms eine Zahl ein, so erhält man als Ergebnis wieder eine Zahl. y = 2 3 y = 11

Bilder von Zahlen - Arithmetik und Algebra geometrisch darstellen. Rauter Bianca ( ) Graz, am 10. Dezember 2014

Elementare Zahlentheorie

1 0, x C X (A). = 1 χ A(x).

IT-Security. Teil 7: Restklassen

Kapitel 6: Das quadratische Reziprozitätsgesetz

Übungen zum Vorkurs Mathematik für Studienanfänger 2009 ***

Mathematik: Mag. Schmid Wolfgang Arbeitsblatt Semester ARBEITSBLATT 11 GLEICHUNGEN UND ÄQUIVALENZUMFORMUNGEN

Bruchrechnen. 1. Teil. Brüche kennen lernen Erweitern und Kürzen. Schüler-Lese- und Übungstext für Klasse 6

Mathematik I für Studierende der Informatik und Wirtschaftsinformatik (Diskrete Mathematik) im Wintersemester 2017/18

Übungen zum Vorkurs Mathematik für Studienanfänger Ein leeres Produkt ist gleich 1, eine leere Summe 0. ***

3. Diskrete Mathematik

Euklidische Algorithmus, Restklassenringe (Z m,, )

Ich mache eine saubere, klare Darstellung, schreibe die Aufgabenstellung ab und unterstreiche das Resultat doppelt.

IT-Sicherheitsmanagement. Teil 3: Restklassen

Der chinesische Restsatz mit Anwendung

5 Kongruenzrechnung. Definition. Zwei Zahlen heißen kongruent modulo m, wenn sie bei der Division durch m den gleichen Rest lassen.

1 Fibonacci-Zahlen und Teilbarkeit

Bruchrechnen in Kurzform

Logische Grundlagen der Mathematik, WS 2014/15

M5 Die Teilbarkeitsregeln 1

Modulprüfung BA 04 Mathematik: Grundlagen der Mathematik C: Geometrie, Elementare Algebra und Zahlentheorie LÖSUNGSHINWEISE

1 Algebraische Strukturen

Seminararbeit zur Zahlentheorie. Die Gaußschen Zahlen

Übungen zum Vorkurs Mathematik für Studienanfänger Ein leeres Produkt ist gleich 1, eine leere Summe 0. ***

Faktorisierungen und Teilbarkeiten natürlicher Zahlen. Teiler natürlicher Zahlen

(1) Werte berechnen und Definitionsbereich finden. (2) Kürzen und Erweitern von Bruchtermen

Der kleine Satz von Fermat

Kapitel III Ringe und Körper

Bemerkungen. Gilt m [l] n, so schreibt man auch m l mod n oder m = l mod n und spricht. m kongruent l modulo n.

5-1 Elementare Zahlentheorie

Termumformungen (ohne binomische Formeln)

Transkript:

Höhere Algebra Modulo-Rechnungen und Restklassen Ein Stück Zahlentheorie Stand: 9. Februar 2019 Datei Nr. 55010 FRIEDRICH W. BUCKEL INTERNETBIBLIOTHEK FÜR SCHULMATHEMATIK www.mathe-cd.de

55010 Modulo Restklassen 2 Vorwort Aus der Teilbarkeitslehre ganzer Zahlen heraus kann man Untersuchungen über die verschiedenen Möglichkeiten an Divisionsresten anstellen. Vertieft man dies, kommt man zu den sogenannten Modulo-Rechnungen und den Restklassen. Dies führt wie so oft in der Mathematik sehr in die Tiefe, wenn man hartnäckig weiter forscht. Ich versuche hier die Anfänge möglichst anschaulich darzustellen und vermeide auch große Tiefen, damit der Text für Gymnasiasten und Studienanfänger noch lesbar bleibt. Inhalt 1 Rechnen mit Resten Modulo-Rechnungen 3 1.1 Einführende Betrachtung 3 Das Modulo-Rad 4 1.2 Restklassen 5 1.3 Teilbarkeitsregel durch 9 7 1.4 Fehlerkontrolle 8 1.5 Andere Anwendungen 9 Eine Kürzungsregel 9 2 Rechnen mit Restklassen 11 2.1 Addition von Restklassen 11 2.2 Multiplikation von Restklassen 13

55010 Modulo Restklassen 3 1 Rechnen mit Resten - Modulo-Rechnungen 1.1 Einführende Betrachtung Beispiel 1 Wenn man eine natürliche Zahl durch 5 dividiert, kann es genau 5 Reste geben, nämlich 0 (wenn die Zahl durch 5 teilbar ist), oder Rest 1, Rest 2, Rest 3, Rest 4. Rest 5 ist nicht möglich, denn dann wurde falsch dividiert: Dann gibt es Rest 0. Zwei natürliche Zahlen a und b heißt man kongruent modulo 5, wenn die Differenz a - b ein Vielfaches von 5 ist. Diese Definition klingt zunächst etwas abstrakt. So aber wird sie in der Literatur meist genannt. Man kann sie natürlich auch einfacher formulieren: Zwei natürliche Zahlen a und b heißt man kongruent modulo 5, wenn sie bei Division durch 5 den gleichen Rest ergeben. Man kann sich schnell klar machen, dass beide Definitionen dasselbe meinen. Ich wähle als Beispielzahlen a = 38 und b = 23. (a) (b) Zuerst beweise ich, dass bei gleichem Rest a-b durch 5 teilbar ist: Bei Division durch 5 ergeben beide Zahlen den Rest 3, sind also nach der zweiten Definition kongruent modulo 5. Nun schauen wir uns ihre Differenz an: a b = 15 ist ein Vielfaches von 5. Alles klar! Das verallgemeinern wir nun und verwenden zwei Zahlen mit dem gleichen Rest r: a u 5 r hat den Rest r (u und v seien so gewählt, dass 0 r 4 ist) b v 5 r hat auch den Rest r. Dann folgt für die Differenz: a b u 5 r v 5 r u 5 v 5 u v 5 d. h. a b ist ein Vielfaches von 5. Nun zeige ich, dass zwei Zahlen a, b deren Differenz ein Vielfaches von 5 ist, auch den gleichen Fünferrest haben: Es sei a b ein Vielfaches von 5, dann ist a b k 5. Für a und b gibt es eine Restdarstellung: a u 5 r und b v 5 s Daraus wird die Differenz berechnet: a b u 5 r v 5 s u v 5 (r s) Weil wir aber andererseits bereits wissen: a b k 5, dann muss r s 0 sein, also r = s. Schreibweise: a b modulo m Manche schreiben a b (modm) heißt also: 1. a und b haben bei Division durch m den gleichen Rest, 2. a b ist ein Vielfaches von m.

55010 Modulo Restklassen 4 Beispiel 2: Teilbarkeit durch 7 21 hat bei Division durch 7 den Rest 0: 21 0 modulo 7 70 hat bei Division durch 7 den Rest 0: 70 0 modulo 7 21 und 70 haben bei Division durch 7 den gleichen Rest: 21 70 modulo 7 Diese Relation ist symmetrisch, denn man kann auch sagen: 70 und 21 haben bei Division durch 7 den gleichen Rest: 70 21 modulo 7 Ferner gilt: 15 50 modulo 7, denn 15 : 7 = 2 Rest 1, 50 : 7 = 7 Rest 1 Man kann natürlich auch mit negativen ganzen Zahlen eine Modulo-Arithmetik betreiben: Beispiel 3: Ich zeige zwei Divisionsrechnungen. Entscheiden Sie, welche man für eine modulo-aussage verwenden kann: -8 : 5 = -1 Rest -3, denn oder -8 : 5 = -2 Rest 2, denn 5 1 ( 3) 8 5 2 2 8 Dazu gibt es eine schöne Darstellung, die das Arbeiten mit modulo gut erklärt: Dieses Modulo-Rad gehört zu modulo 5. Auf der Kreislinie stehen die Reste 0 bis 4. Addiert man fortgesetzt +1 kommt man zu jeweils nächsten Zahl. Ist man bei 4 angekommen, dann führt +1 zur Zahl 5, die jedoch bereits wieder den Divisionsrest 0 hat. Sie steht daher auf demselben Radius wie die Zahl 0, die ja auch Rest 0 hat. Wenn man weiterhin +1 rechnet, erreicht man 6 bis 9. 6 hat Rest 1 und steht daher auf dem gleichen Radius wie 1. Von 9 aus gelangt man mittels +1 zu 10. Diese Zahl hat den Rest 0, weshalb 10 rechts von der 5 stehen sollte, usw. Man kann sich auf diesem Modulorad auch rückwärts bewegen, also z.b. von 2 aus durch -1 nach 1, dann nach 0 und weiter nach -1. Diese Zahl steht auf dem Radius der Zahl 4, also nicht wie manche erwarten würden auf dem Radius der Zahl 1. Begründung: Den Rest 0 haben alle Vielfachen von 5. Geht man von -5 aus und addiert den Rest 4, dann kommt man zu -1. Nun ist es einfach, die oben gestellte Frage zu beantworten: Wo muss in unserem Modulorad die Zahl -8 stehen. Zählt man von -5 aus um 3 zurück, gelangt man zum Radius der Zahl 2. Die zugehörige Rechnung sieht so aus: -8 : 5 = -2 Rest 2 Denn die zugelassenen Reste sind ja positiv, also scheidet die Division aus, die zum Rest 3 führt.

55010 Modulo Restklassen 5 1.2 Restklassen Man kann alle Zahlen mit demselben Rest zu einer Restklasse zusammenfassen. Alle Zahlen einer Restklasse stehen im Modulorad auf demselben Radius. Die meist verwendete Schreibweise z.b. für die Restklassen modulo 5 sieht so aus: 0 0, 5, 10,... x x 5 z, z Alle Zahlen mit Rest 0. 1..., 9, 4,1,6,... x x 5z 1, z Alle Zahlen mit Rest 1. 2..., 8, 3,2,7,... x x 5z 2, z Alle Zahlen mit Rest 2. 3..., 7, 2,3,8,... x x 5z 3, z Alle Zahlen mit Rest 3. 4..., 6, 1,4,9,... x x 5z 4, z Alle Zahlen mit Rest 4. Da es bei Division durch eine natürliche Zahl n genau n Reste geben kann, nämlich 0 bis n-1, gibt es zu jeder Zahl n genau n Restklassen: 0, 1 bis n 1. Es gibt einige Regeln, wie man mit modulo arbeiten kann. Diese lassen sich hervorragend mit den Restklassen und dem Modulorad klären. Satz 1: Voraussetzung: a, b, c, d seien, m \1. Ferner sollen a und b derselben Restklasse angehören. Mit anderen Worten: Es sei a b mod m und c d mod m. Dann gelten folgende Aussagen (a, b, e und f werden auf der nächsten Seite bewiesen): (a) a c b c mod m. Das heißt, dass dann auch a+c und b+c derselben Klasse angehören. (b) a c b d mod m. Das heißt, dass dann auch a+c und b+d derselben Klasse angehören. (c) a c b c mod m. Das heißt, dass dann auch a-c und b-c derselben Klasse angehören. (d) a c b d mod m. Das heißt, dass dann auch a-c und b-d derselben Klasse angehören. (e) a c b c mod m. Das heißt, dass dann auch ac und bc derselben Klasse angehören. (f) a c b d mod m. Das heißt, dass dann auch ac und bd derselben Klasse angehören. (g) a k k b mod m für alle k o Das heißt, dass dann auch a k und b k derselben Klasse angehören. Achtung: (g) gilt nicht für die Exponenten, d. h. r s mod m r a s a mod m gilt nicht. Beispiel: 1 6 mod 5. Aber 1 6 2 2 mod 5 ist falsch, dann 6 2 64 4 mod 5.

55010 Modulo Restklassen 6 Beweis zu (a): Vorausgesetzt ist a b mod m. Also gehören a und b derselben Restklasse an. Also sind sie auf dem Modulorad am gleichen Radius angeordnet. Addiert man die Zahl c, bewegt man sich um c Einheiten weiter (im Uhrzeigersinn), wobei eine Einheit dem Winkel 360 m die Ergebnisse a+c und b+c in der gleichen Restklasse. Man kann dies auch algebraisch beweisen: a b mod m bedeutet: a b k m Nun addiere ich die Nullsumme (+c-c) auf diese Weise: a b a c b c und erhalte: Grad entspricht. Dies gilt für a genauso wie für b, also liegen a b a c b c Und da a-b nach Voraussetzung ein Vielfaches von m ist, gilt dasselbe für (a+c) (b+c), was zu beweisen war. Beweis zu (b): Nach Voraussetzung ist a b mod m, also ist a b k m (1). Ferner sei c d mod m, also ist c d h m (2). Addiert man (1) + (2), erhält man: a b c d km hm Umordnen liefert: D. h. dass a c b d Also gilt a c b d ein Vielfaches von m ist mod m, was zu beweisen war. a c b d k h m Beweis zu (e): Nach Voraussetzung ist a b mod m, also ist a b k m (1). Die Behauptung lautet: ac bc mod m, also ac bc hm. (2) Dazu multiplizierte man (1) mit c: Umordnen liefert: was genau der Gleichung (2) entspricht mit h = ck. a b c c km ac bc ck m Beweis zu (f): Nach Voraussetzung ist a b mod m, also ist a b k m (1). Ferner sei c d mod m, also ist c d h m (2). Die Behauptung lautet: ac bd mod m, also ac bd u m (3) Aus (1) folgt durch Multiplikation mit c: ac bc ck m (4) Aus (2) folgt durch Multiplikation mit b: bc bd bh m (5) (4) + (5) ergibt: ac bc bc bd ck m bh m d. h. ac b ck d bh m (6) (6) entspricht der Behauptung (3) mit u ck bh, was zu beweisen war.

55010 Modulo Restklassen 7 1.3 Teilbarkeitsregel für die Division durch 9 Eine bekannte Teilbarkeitsregel gilt für die Division durch 9. Sie lautet: (1) Die Quersumme einer Zahl hinterlässt bei Division durch 9 denselben Rest wie die Zahl selbst. Ein Spezialfall davon ist diese Regel: (2) Ist die Quersumme einer Zahl durch 9 teilbar, dann ist es auch die Zahl selbst. Ich beweise zuerst die Regel (2) für den Fall einer fünfstelligen Zahl z. Es seien a, b, c, d, e die fünf Ziffern einer fünfstelligen Zahl z. Dann ist sicher a 0, denn sonst wäre sie ja nicht mehr fünfstellig. Ich schreibe z so: z "abcde" a 10000 b 1000 c 100 d 10 e Nun setzen wir voraus, dass die Quersumme q a b c d e durch 9 teilbar ist. Nun zerlege ich: z 9999a a 999b b 99c c 9d d e und ordne neu: z 9999a 999b 99c 9d a b c d e Die runden Klammern beinhalten die Quersumme, die ja nach Voraussetzung durch 9 teilbar ist, in der eckigen Klammer steht eine Summe, die offensichtlich auch durch 9 teilbar ist. Ferner weiß man dass die Summe zweier durch 9 teilbaren Zahlen auch durch 9 teilbar ist (man kann 9 ausklammern). Also ist z selbst durch 9 teilbar. Ich beweise nun die Regel (1) für den Fall einer fünfstelligen Zahl. Ich setze voraus, dass die Quersumme bei Division einen Rest r lässt. Dann schreibe ich wie oben: z "abcde" a 10000 b 1000 c 100 d 10 e und zerlege z 9999a a 999b b 99c c 9d d e und ordne um: z 9999a 999b 99c 9d a b c d e Nach Voraussetzung ist ja q a b c d e k 9 r (Rest r!) Dann gilt auch Also hinterlässt auch z selbst den Rest r. z 9999a 999b 99c 9d k 9 r durch 9 teilbar Ergebnis: z q mod9 Man kann diesen Beweis mühelos auf beliebig-stellige Zahlen z ausdehnen.

55010 Modulo Restklassen 8 1.4 Fehlerkontrolle Beispiel 1: Behauptung: 259 517 133803 Nach 1.3 hat eine Zahl denselben Neunerrest wie ihre Quersumme: 259 16 7 mod 9 wobei 7 die Quersumme von 16 ist, 517 13 4 mod 9. Also gilt: 259 517 7 4 28 1 mod 9 Andererseits ist 133803 18 0 mod 9. Also kann das Ergebnis nicht stimmen. Beispiel 2: Behauptung: 143 5920 816703 143 8 mod 9 (denn 143 15 9 8 ) 5920 7 mod 9 (denn 5920 567 9 7 ) Also: 143 5920 8 7 56 2 mod 9 (denn 56 9 6 2 ) Andererseits ist: 816703 25 7 mod 9. Also kann das Ergebnis nicht stimmen.

55010 Modulo Restklassen 9 1.5 Andere Anwendungen Voraussetzung: Es sei ak bk mod m 1. Eine Kürzungsregel: und k sei teilerfremd zu m Dann kann man die Modulo-Gleichung durch k kürzen, d. h. es gilt: ak bk mod m a b mod m. Beispiel 1: Es ist 35 77 mod 6, denn 35 : 6 5 Rest 5. und 77 : 6 12 Rest 5. d. h. ggt(k,m)=1. Nun haben 35 und 77 den gemeinsamen Teiler 7, und ggt(7,6)=1. Also darf man die Modulo-Gleichung durch 7 kürzen: 35 77 mod 6 5 11 mod 6, was eine wahre Aussage ist. Beispiel 2: Es ist 10 4 mod 6, denn 10 : 6 1 Rest 4 Beweis der Kürzungsregel: Nun haben 10 und 4 den gemeinsamen Teiler 2. Wenn ich diese Modulo-Gleichung durch 2 kürze, entsteht: 10 4 mod 6 5 2 mod 6, was eine falsche Aussage ist. Dieser Fehler entsteht, weil ggt 2,6 1 ist, 2 und 6 haben den gemeinsamen Teiler 2, und dann ist Kürzen nicht erlaubt. In manchen Fällen mag das gut gehen, aber nicht immer. Etwa folgt aus 15 33 mod 6 durch Kürzen durch 3 die wahre Aussage 5 11 mod 5, obwohl 6 und 3 nicht teilerfremd sind. Nach Voraussetzung sollen die beiden Seiten einer Modulo-Gleichung einen gemeinsamen Teiler k besitzen. Dann kann man diese Gleichung so darstellen: a k b k mod m. Das heißt aber, dass m ein Teiler von ak bk, also von a b k ist. Ferner sollen k und m teilerfremd sein, also kann m kein Teiler von k sein. Folglich muss m ein Teiler von (a - b) sein. Und das wiederum heißt: a b mod m.

55010 Modulo Restklassen 10 2. Eine merkwürdige Regel Unter 5 verschiedenen ganzen Zahlen gibt es immer drei, deren Summe durch 3 teilbar ist. Beispiel: A 2,3,5, 1, 7 B 2, 5,0,3,11 Beweis: 2 5 1 6 ist durch 3 teilbar. 2 0 11 9 ist durch 3 teilbar. Ich bezeichne die fünf Zahlen mit a, b, c, d und e. Alle sind kongruent zu 0, 1 oder 2 modulo 3. Also gibt es für diese 5 Zahlen genau drei Schubfächer, in denen sie liegen können. 1. Fall: Liegen drei Zahlen im gleichen Fach, ist ihre Summe kongruent zu 0, 3 oder 6, also ist ihre Summe durch 3 teilbar. 2. Fall: Tritt der 1. Fall nicht auf, d. h. liegen höchstens 2 Zahlen im gleichen Fach, dann sind folgende Verteilungen möglich Rest 0 Rest 1 Rest 2 a, b c, d e Rest 0 Rest 1 Rest 2 a, b c d, e Rest 0 Rest 1 Rest 2 a b,c d,e a c e 3 0 mod 3 a c e 3 0 mod 3 a c e 3 0 mod 3 Dadurch, dass im 2. Fall nicht alle drei in einer Restklasse liegen, muss in jeder der drei Schubfächer (Restklassen) mindestens eine der fünf Zahlen liegen. Und deren Summe ist 0 + 1 + 2 modulo 3, was zu beweisen war. Das war das sogenannte Schubfachprinzip.

55010 Modulo Restklassen 11 2.1 Addition von Restklassen 2 Rechnen mit Restklassen