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मॉड्यूलर अंकगणित: शेषफल और सर्वांगसमता

यूक्लिड विभाजन किसी भी पूर्णांक a को a = n × q + r लिखता है, जहाँ 0 ≤ r < n। शेषफल r को "a mod n" कहते हैं। दो संख्याएँ मॉड्यूलो n सर्वांगसम (a ≡ b mod n) हैं जब उनका शेषफल समान हो, यानी n, a − b को विभाजित करे। सर्वांगसमताओं को जोड़, घटा, गुणा और घात कर सकते हैं, इसलिए बड़ी संख्याओं का शेषफल छोटी संख्याओं से निकलता है। घातों के शेषफल चक्र में दोहराते हैं।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. 17 ब्लॉक 5-5 की पंक्तियों में: 3 पूरी पंक्तियाँ, 2 बचे। तो 17 = 5 × 3 + 2। शेषफल 2, 5 से छोटा है।
  2. 5 घंटे वाली घड़ी। गोली 0 से 17 कदम चलती है, 3 चक्कर लगाकर 2 पर रुकती है। तो 17 ≡ 2 (mod 5)।
  3. 2, 7, 12 और 17 सब 2 पर रुकते हैं। इनके अंतर 5 के गुणज हैं। ये mod 5 सर्वांगसम हैं।
  4. जोड़ने के लिए शेषफल जोड़िए: 17 → 2, 9 → 4, और 2 + 4 = 6 → 1। तो 26 ≡ 1 (mod 5)।
  5. mod 5 में 2 की घातें 2, 4, 3, 1 चलती हैं, फिर दोहराती हैं। हर चौथी घात 1 पर रुकती है।
  6. खुला खेल: घड़ी का आकार और एक संख्या चुनिए। a = m × q + r बनते देखिए।

टिप: 3D दृश्य को घुमाने के लिए खींचें। ज़ूम के लिए दो उंगलियाँ इस्तेमाल करें।

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

शेषफल भाजक से छोटा क्यों होना चाहिए?

यदि 5 या ज़्यादा बचें, तो 5 की एक और पूरी पंक्ति बन जाती। इसलिए बचा भाग हमेशा 0 से 4।

≡ का क्या अर्थ है, यह = से कैसे अलग है?

≡ (mod 5) यानी "5-घड़ी पर एक ही जगह रुकना"। 17 और 2 बराबर नहीं, पर साथ रुकते हैं।

दो संख्याएँ सर्वांगसम हैं, यह जल्दी कैसे जाँचें?

घटाइए। अंतर n का गुणज हो तो वे mod n सर्वांगसम हैं।

जोड़ने से पहले बड़ी संख्याओं को शेषफल से क्यों बदल सकते हैं?

पूरे चक्कर रुकने की जगह नहीं बदलते। 17 = 3 चक्कर + 2 कदम; चक्कर घड़ी पर कुछ नहीं जोड़ते।

बहुत बड़ी घात का शेषफल कैसे निकालें?

पहली कुछ घातें mod n में लिखिए जब तक 1 या दोहराव न दिखे। फिर उस चक्र में घातांक का शेषफल लीजिए।

ऋणात्मक संख्याओं का क्या होता है?

घड़ी पर उल्टा चलिए। 5-घड़ी पर −3, 2 पर रुकता है, इसलिए −3 ≡ 2 (mod 5)।

विभाज्यता और यूक्लिड विभाजन

हम कहते हैं n, a को विभाजित करता है (n | a) यदि किसी पूर्णांक k के लिए a = n × k हो। उदाहरण: 5 | 35, क्योंकि 35 = 5 × 7।

यूक्लिड विभाजन: किसी भी पूर्णांक a और पूर्ण संख्या n ≥ 1 के लिए ठीक एक जोड़ी q, r ऐसी होती है कि

a = n × q + r, और 0 ≤ r < n।

q भागफल और r शेषफल है। ऋणात्मक a के लिए भी शेषफल 0 से n − 1 के बीच रहता है: −7 = 5 × (−2) + 3, इसलिए शेषफल 3 है, −2 नहीं।

उपयोगी बात: यदि n | a और n | b, तो n, a + b, a − b और a × x + b × y को भी विभाजित करता है।

मॉड्यूलो n सर्वांगसमता

a ≡ b (mod n) का अर्थ है a और b को n से भाग देने पर शेषफल समान है। यानी n | (a − b)।

n अंकों वाली घड़ी सोचिए: सर्वांगसम संख्याएँ एक ही जगह रुकती हैं।

सर्वांगसमताओं पर संक्रियाएँ

यदि a ≡ b और c ≡ d (mod n), तो:

घातों के शेषफल चक्र में दोहराते हैं। चक्र ढूँढिए, फिर घातांक का शेषफल लीजिए।

उदाहरण: 3k mod 7: 3, 2, 6, 4, 5, 1, फिर हर 6 पर दोहराव। 100 = 6 × 16 + 4, इसलिए 3100 ≡ 34 ≡ 4 (mod 7)।

सावधान: भाग हमेशा नहीं कर सकते। 2 × 3 ≡ 2 × 8 (mod 10), पर 3 ≢ 8 (mod 10)। कोई गुणनखंड तभी काट सकते हैं जब उसका n से कोई उभयनिष्ठ गुणनखंड न हो।

सर्वांगसमता से विभाज्यता के नियम

उदाहरण: 7 392: अंकों का योग 21, 3 से विभाज्य, तो 7 392 भी। एकांतर योग 2 − 9 + 3 − 7 = −11, तो 11 से भी विभाज्य।

सरल पूर्णांक समीकरण

सर्वांगसमता जल्दी बता देती है कि समीकरण का कोई पूर्णांक हल नहीं है। उदाहरण: x² = 4y + 3। mod 4 में वर्ग केवल 0 या 1 होते हैं (0² = 0, 1² = 1, 2² = 4 ≡ 0, 3² = 9 ≡ 1), पर दायाँ पक्ष ≡ 3 (mod 4)। इसलिए कोई पूर्णांक हल नहीं।

रैखिक सर्वांगसमता 3x ≡ 4 (mod 7): x = 0…6 आज़माइए: 3 × 6 = 18 ≡ 4, इसलिए x ≡ 6 (mod 7), यानी x = 7k + 6।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. 100 का 7 से यूक्लिड विभाजन लिखिए।

7 × 14 = 98 और 100 − 98 = 2। तो 100 = 7 × 14 + 2: q = 14, r = 2।

2. −23 को 6 से भाग देने पर शेषफल?

6 × (−4) = −24, और −23 − (−24) = 1। तो −23 = 6 × (−4) + 1, शेषफल 1।

3. क्या 1 234 ≡ 4 (mod 9)?

अंकों का योग 10 ≡ 1 (mod 9)। तो 1 234 ≡ 1, 4 नहीं। कथन ग़लत है।

4. 47 × 58 को 5 से भाग देने पर शेषफल?

47 ≡ 2, 58 ≡ 3 (mod 5)। 2 × 3 = 6 ≡ 1। शेषफल 1। (जाँच: 2 726 = 5 × 545 + 1)

5. 2¹⁰⁰ को 7 से भाग देने पर शेषफल?

2 ≡ 2, 2² ≡ 4, 2³ = 8 ≡ 1 (mod 7)। चक्र 3 का। 100 = 3 × 33 + 1, तो 2¹⁰⁰ = (2³)³³ × 2 ≡ 2।

6. दिखाइए कि हर पूर्णांक n के लिए n³ − n, 3 से विभाज्य है।

n ≡ 0, 1 या 2 (mod 3)। n³ − n = (n − 1)n(n + 1)। 0 → 0; 1 → 0; 2 → 8 − 2 = 6 ≡ 0। हर स्थिति में ≡ 0, इसलिए 3 से विभाज्य।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. 29 को 4 से भाग देने पर शेषफल?
2. a ≡ b (mod n) का अर्थ है:
3. 38 ≡ ? (mod 6)
4. कोई संख्या 9 से विभाज्य है जब:
5. 3⁴ को 5 से भाग देने पर शेषफल:

अभ्यास: खुद जवाब दो

अपना जवाब लिखो या चुनो, फिर जाँचें दबाओ। अटको तो संकेत देखो; जवाब देने के बाद पूरा हल दिखेगा।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

सरल शब्दों में मॉड्यूलर अंकगणित क्या है?

यह शेषफल वाला गणित है, घड़ी की तरह: n पर पहुँचकर फिर 0 से शुरू।

a mod n कैसे निकालें?

a को n से भाग दीजिए और 0 ≤ r < n वाला शेषफल r रखिए। उदाहरण: 23 mod 7 = 2, क्योंकि 23 = 7 × 3 + 2।

मॉड्यूलर अंकगणित कहाँ काम आता है?

घड़ी और कैलेंडर, जाँच अंक (ISBN, बारकोड, कार्ड नंबर), कंप्यूटर हैशिंग और RSA जैसी कूटलेखन (cryptography) में।

यह कहाँ पढ़ाया जाता है

सीबीएसई (भारत)कक्षा 12संख्याएँ, परिमाणन और संख्यात्मक अनुप्रयोग
फ्रांसTerminaleArithmetic
रूस8 классNumbers and calculations

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