中國剩餘定理及其證明
中國剩餘定理(CRT)的表述如下
設正整數兩兩互素,則同餘方程組
有整數解。並且在模下的解是唯一的,解為
其中,而為模的逆元。
具體證明如下:
找出所有整數x,使其被3,5和7除時,餘數分別為2,3和2
x≡2(mod 3)
x≡3(mod 5)=>x = △ + 3*5*7*t(△為期中的一個解,t為整數)
x≡2(mod 7)
在同餘中最重要的觀念就是求出第一個解,那麼x
= △ + 3*5*7*t就是通解。那怎麼求一個解呢?
利用同餘的加性:
把x拆成a+b+c,即x = a + b + c
令
a≡2(mod 3)
a≡0(mod 5)=>a=35p(可以看到p取1的時候滿足a≡2(mod3),即a=35)
a≡0(mod
7)
接下來要求b:
b≡0(mod 3)
b≡3(mod 5)=>b=21q(可以看到q取3的時候滿足b≡3(mod5),即b=63)
b≡0(mod
7)
求c
c≡0(mod 3)
c≡0(mod 5)=>c=15m(可以看到m取2的時候滿足c≡2(mod7),即c=30)
c≡2(mod 7)
得
x≡2(mod
3) ≡ a + b + c
x≡3(mod
5) ≡ a + b + c
x≡2(mod
7) ≡ a + b + c
a b c 都求出來之後,可以利用同餘的加性
x = a + b + c = 128是一個解,x = 128 + 105t 在適當調整t之後就可以求出x在任何範圍內的解,比如說求最小正整數解,這時候t取-1,得x=23
利用同餘的乘性:
之前令x = a + b + c,用同餘的乘性之後x = 2*a' + 3*b' + 2*c'
a'≡1(mod 3)
a'≡0(mod 5)=>a'=35p(可以看到p取2的時候滿足a'≡1(mod3),即a'=70)
a'≡0(mod
7)
接下來要求b':
b'≡0(mod 3)
b'≡1(mod 5)=>b'=21q(可以看到q取1的時候滿足b'≡1(mod5),即b'=21)
b'≡0(mod 7)
現在來看c'
c'≡0(mod
3)
c'≡0(mod 5)=>c'=15m(可以看到m取1的時候滿足c'≡1(mod7),即c'=15)
c'≡1(mod
7)
代入a' b' c'之後就可以得到x的一個解及其通解
x = 2*70 + 3*21 +2*15
x = 233 + 105t
在知道同餘的加性和乘性之後再看下面這個公式就沒有什麼問題了
最後分享YouTube上關於同餘加性和乘性的講解連結