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數論讀書筆記——線性丟番圖方程——解不定方程

線性丟番圖方程:

背景:當我們需要求解特定方程的整數解的時候,那麼就得到了一個丟番圖方程,這些方程是根據丟番圖(diophantus)命名的。他寫下了一些方程並將解限定在有理數域上。方程ax+by=c上的格點。第一個解是由婆羅摩笈多(brahmagupta)給出的

定理1:設a,b是整數且d=(a,b)。如果c不能被d整除那麼方程ax+by=c沒有整數解。如果c能被d整除那麼存在無窮多個整數解,另外,如果x=x0,y=y0是方程的一個特解,那麼所有的解可以表示為:

X=x0+(b/d)*n

Y=y0-(a/d)*n

其中n是整數

定理2:如果a1,a2,…,an是正整數,那麼方程a1x1+a2x2+…+anxn=c有整數解當且僅當d=(a1,a2,……,an)能整除c,另外當存在一個解的時候,那麼方程有無窮多個解

解n元一次不定方程a1x1+a2x2+…+anxn=c(a1,a2,…,an∈N)時,可先順次求出(a1,a2)=d2,(d2,a3)=d3,……,(d(n-1),an)=dn.若c能被dn整除,則方程有解,作方程:

A1x1+a2x2=d2t2

D2t2+a3x3=d3t3

……

D(n-1)t(n-1)+anxn=c

求出最後一個方程的所有解,然後把tn-1的每一個值代入倒數第二個方程,求出它的所有解,依次類推,即可得所有解。

M個n元一次不定方程組成的方程組,其中m<n,可以消去m-1個未知數,從而消去m-1個不定方程,將方程組轉化為1個n-m+1元的一次不定方程。