线性同余方程

✍ dations ◷ 2025-04-04 11:04:17 #同余,方程

在数论中,线性同余方程是最基本的同余方程,“线性”表示方程的未知数次数是一次,即形如:

的方程。此方程有解当且仅当 能够被 与 的最大公约数整除(记作 gcd(,) | )。这时,如果 是方程的一个解,那么所有的解可以表示为:

其中 是 与 的最大公约数。在模 n 的完全剩余系 {0,1,…,n-1} 中,恰有 个解。

中, d = gcd(3,6) = 3 ,3 不整除 2,因此方程无解。

中, d = gcd(5,6) = 1,1 整除 2,因此方程在{0,1,2,3,4,5} 中恰有一个解: =4。

中, d = gcd(4,6) = 2,2 整除 2,因此方程在{0,1,2,3,4,5} 中恰有两个解: =2以及=5。

对于线性同余方程

若 = gcd(, ) 整除 ,那么 b d {\displaystyle {b \over d}} +=,因此 x = r b d {\displaystyle x={rb \over d}} 同余。

举例来说,方程

中 d = gcd(12,28) = 4 。注意到 4 = 12 × ( 2 ) + 28 × 1 {\displaystyle 4=12\times (-2)+28\times 1} ≡ 1 (mod 3),于是令 = 3 + 1,第二个方程就变为:

解得 ≡ 3 (mod 7)。于是,再令 = 7 + 3,第三个方程就可以化为:

解出: ≡ 0 (mod 4),即 = 4。代入原来的表达式就有 = 21(4) + 10 = 84 + 10,即解为:

对于一般情况下是否有解,以及解得情况,则需用到数论中的中国剩余定理。

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