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求阶乘90!的最后几个非零数字

随笔 2019-09-27 11:37:07 魔数师说 17533 0
摘要:该文章讨论了计算90!的最后一位非零数字和最后两位非零数字的方法。第一部分通过分组和模运算,得出最后一位非零数字为2。第二部分利用中国剩余定理,去掉10的幂次后模25和模4,计算得出最后两位非零数字为12。

一、最后一位非零数字

我们生活在一个十进制的世界。所以答案的关键在于,对于连续的这种四个整数有

$f(k)=(5k+1)(5k+2)(5k+3)(5k+4)$

$=1000A+24$

于是

$f(k)(5k+5)=(1000A+24)(5k+5))$

$=(5000A+120)(k+1)$

$=10(100B+12)(k+1)$

问题变为求$12^{18}×18!$ 的最后一个非零数字。

注意到,2 的阶乘尾数呈 2、4、8、6、2 的循环,所以$12^{18}$的尾数是 4。

而 18! 可如法炮制为得到与$12^3×3!$的尾数是8,所以90!的最后一位数字是 2。

或者,对于注意到每个 24 对应一个 5,而 24×5=120,

所以其最后一位非零数字就是 $2^{18}×18!$的最后非零数字。随后步骤如上。


二、最后两个非零数字

题目要求 90!的最后两位非零数字,其本质是

$\frac{90!}{10^{21}}(mod 100)$

我们知道,从 1 乘到 90,其中会经过 18 个 5 ,1 个 25、50 和 75,

后者各可提供两个 5,所以一共有 21 个 5 的因子,而 4 的数量大于 5,所以尾数一共有 21 个零。

所以,问题变为求 90!先除掉$10^{21}$之后,再对一百取余。

由于 4 | $\frac{90!}{10^{21}}(mod 100)$,

即$\frac{90!}{10^{21}}=0(mod 4)$,

由孙子定理(中国剩余定理),

如果$\frac{90!}{10^{21}}=a(mod 25)$,

则$\frac{90!}{10^{21}}=-24a(mod 100)$

注意到

$(5k+1)(5k+4)=4(mod 25)$

$(5k+2)(5k+3)=6(mod 25)$

可得

$(5k+1)(5k+2)(5k+3)(5k+4)=-1(mod 25)$

于是可以在取余中将所有在 5 的倍数之后的连续四位整数换成 -1,并将$\frac{90!}{10^{21}}(mod 25)$中上下的5约去,得

$\frac{(-1)^{18}×9!×2×11×12×13×14×3×16×17×18}{10^{21}}(mod 25)$,

分子、分母同乘19,得

$\frac{(-1)^{22}×2×3}{19×10^{21}}(mod 25)=\frac{3}{19×2^{20}}(mod 25)$,

因为

$19×4≡2×13(mod 25)$

所以上式替换为

$3×13^{18}(mod25)$

又注意到$13^{3}=-3(mod 25)$

所以$3×3^6≡3×27^2≡3×3^2≡12(mod 25)$

所以$\frac{90!}{10^{21}}(mod 100)=12$

故90!的最后两个非零数字是12。

附:

90!=1485715964481761497309522733620825737885569961284688766942216863704985393094065876545992131370884059645617234469978112000000000000000000000

阶乘 末位 非零
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