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Conteúdo principal

O que é aritmética modular?

Uma Introdução à Matemática Modular

Quando dividimos dois inteiros, temos uma equação na seguinte forma:
AB=Q resto R
A é o dividendo
B é o divisor
Q é o quociente
R é o resto
Há vezes em que estamos interessados somente no valor do resto quando dividimos A por B.
Nesses casos, dispomos do operador resto (do inglês modulo, abreviado como mod).
Usando os mesmos A, B, Q e R acima, podemos escrever: A mod B=R
Lemos isso como A módulo B é igual a R, sendo R o módulo.
Por exemplo:
135=2 resto 313 mod 5=3

Visualize o módulo com relógios

Veja no que resulta a divisão de números consecutivos por 3.
03=0 resto 013=0 resto 123=0 resto 233=1 resto 043=1 resto 153=1 resto 263=2 resto 0
O resto começa em 0 e incrementa de 1 em 1, até que seja um a menos do que o número pelo qual estamos dividindo. Depois disso, a sequência se repete.
Após perceber isso, podemos usar círculos para visualizar o operador módulo.
Nós escrevemos 0 no topo de um círculo e, continuando no sentido horário, escrevemos inteiros 1, 2 ... até o módulo que temos menos um.
Por exemplo, um relógio com o 12 substituído por 0 seria o círculo do módulo 12.
Para encontrar o resultado de A mod B, podemos seguir esses passos:
  1. Construa este relógio para o tamanho B
  2. Inicie no 0 e mova-se em volta do relógio por A passos
  3. Onde pararmos será nossa solução.
(Se o número é positivo, vamos no sentido horário, se é negativo, nós vamos no sentido anti-horário.)

Exemplos

8 mod 4=?

Para o módulo 4, fazemos um relógio com os números 0, 1, 2 e 3.
Iniciamos no 0 e passamos por 8 números no sentido horário 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3, 0.
Acabamos no 0, então 8 mod 4=0.

7 mod 2=?

Com módulo 2, fazemos um relógio com os números 0 e 1.
Iniciamos em 0 e passamos por 7 números no sentido horário 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1.
Acabamos no 1, então 7 mod 2=1.

5 mod 3=?

Com módulo 3, fazemos um relógio com os números 0, 1 e 2.
Iniciamos em 0 e passamos por 5 números no sentido anti-horário (o 5 é negativo) da sequência 2, 1, 0, 2, 1.
Acabamos no 1, então 5 mod 3=1.

Conclusão

Se temos A mod B e somarmos A a um múltiplo de B, nós iremos terminar no mesmo ponto, por exemplo,
A mod B=(A+KB) mod B para qualquer inteiro K.
Por exemplo:
3 mod 10=313 mod 10=323 mod 10=333 mod 10=3

Notas para o leitor

mod em linguagens de programação e calculadoras

Muitas linguagens de programação e calculadoras têm um operador mod, tipicamente representado pelo símbolo %. Se você calcular o resultado de um número negativo, algumas linguagens darão resultados negativos.
Por exemplo,
-5 % 3 = -2.

Módulo de Congruência

Você pode ter visto uma expressão como esta:
AB (mod C)
Isso diz que A é congruente para B módulo C. Ela é similar às expressões que usamos aqui, mas não são as mesmas.
No próximo artigo iremos explicar o que ela significa e como ela se relaciona com a expressão acima.

Quer participar da conversa?

  • Avatar mr pink red style do usuário Luane Aquino
    -5 mod 3 = 1, como? o resto da divisão entre -5/3 não seria -2?
    (5 votos)
    Avatar Default Khan Academy avatar do usuário
  • Avatar blobby green style do usuário srkakashi61
    Assim eu não entendi como calcula essa conta A mod B=(A+K⋅B) mod BA, space, m, o, d, space, B, equals, left parenthesis, A, plus, K, dot, B, right parenthesis, space, m, o, d, space, B para qualquer inteiro \bf{K}K. como calcula a mod b(a+k+b) como calcula a k ?
    (2 votos)
    Avatar Default Khan Academy avatar do usuário
    • Avatar starky ultimate style do usuário Rodrigo Choinski
      Pelo que eu entendi, o K é qualquer número natural, entende, vai dar sempre o mesmo módulo. Quer dizer que quando você adiciona um B a mais só dá uma volta e cai no mesmo lugar, duas vezes B, dá duas voltas a mais, não é pra calcular K, mas deve servir pra várias coisas. Igual no exemplo que eles deram
      3 mod 10 = 3 ou seja na fórmula seria A=3 B=10 k=0, então A+k*B mod B = A no caso 3+0*10 mod 10 = 3, veja os outros exemplos
      13 mod 10 = 3 aqui o k = 1
      A+K*B mod B = A >>> 3+1*10 mod 10 = 3 e assim por diante
      23 mod 10 = 3 o K é 2
      A+K*B mod B = A >>> 3+2*10 mod 10 = 3
      sacou?
      (1 voto)
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