问答题 (中国余式定理)设m和n为两个互素的正整数。对于两个整数a和b,0≤a≤m-1,0≤b≤n-1,存在一个正整数x,使得m除以x所得的余数为a,n除以x所得的余数为b,即x既可以写成x=pm+a,又可以写成x=qn+b。
【正确答案】根据要证明的结论,考虑如下序列
   a,m+a,2m+a,…,(n-1)m+a  (*)
   即序列中的每一项被m除之后都余a。下面只要证明从序列(*)中可找出题中要求的x即可。为此,先证明序列(*)中各项被n除后没有相同余数。事实上,假设序列中存在两项,它们被n除后有相同余数r。令它们为im+a和jm+a,0≤i<j≤n-1,则存在整数qi和qj,使
   im+a=qin+r
   jm+a=qjn+r
   所以 (j-i)m=(qj-qi)n
   这表明n是(j-i)m的因子,由于n与m互素,所以n是j-i的因子。然而,0<j-i≤n-1,n是j-i的因子是不可能的。这个矛盾的产生是由于前面假设不成立,即序列(*)中各项被n除后没有相同余数。所以序列(*)中n个数被n除后余数只能是0,1,2,…,n-1,且它们都会出现。当然,对整数b(0≤b≤n-1),一定对应一个整数q,使序列(*)中某数x=pm+a被n除后可写成x=qn+b。证毕。
【答案解析】