模和同余
定义:设a,b和m均为整数,且m>0。如果a和b被m除所得的余数相同,那么称a和b关于模m是同余的,记作a≡b mod n.
同于有以下性质:
1.若n|(a-b),则a≡b mod n。
2.若a mod n≡b mod n,则a≡b mod n。
3.a≡a mod n。
4.若a≡b mod n,则b≡a mod n。
5.若 a≡b mod n,b≡c mod n,则aºc mod n。
6.若a≡b mod c,c≡d mod n,则a+cºb+d mod n.
一般的,定义Zn为小于n的所有非负整数集合,即Zn={0,1,……,n-1},称Zn为模n的同余类集合。Zn中的加法和乘法都为模n运算,具有如下性质:
1.交换率 (w+x)mod n ≡(x+w)mod n ,(w*x)mod n≡(x*w)mod n
2.结合律 [(w+x)+y]mod n≡[w+(x+y)]mod n, [(w*x)*y]mod n≡[w*(x*y)]mod n
3.分配率 [w*(x+y)]mod n≡[(w*x)+(w*y)]mod n
4.单位元 (0+w)mod n≡w mod n, (1*w)mod nºw mod n
5.加法逆元: 对w属于Zn,存在x属于Zn,使得w+x=0 mod n,称x为w的加法逆元,记作x=-w。
6.乘法逆元 : 设w属于Zn,如果存在x属于Zn,使得w*x=1modn,就说w是可逆的,称x为w的乘法逆元,记作x=w
,并不是每个元素都又乘法逆元,可以证明,w属于Zn是可逆的,当且仅当gcd(w,n)=1.如果w是可逆的,则可顶一除法。
费马小定理:设a,p为整数,且p为素数,(p,a)=1,
那么:a^(p-1) ≡1(mod p).
例:当a分别为3与5时,求a^16被17除后所得的余数。
答案:均为1.
模线性方程 ax≡b(mod m)
其中a,b和m是已知的(m>0),要求解出满足上式的对模m的x值。满足同余方程的x可能有多个,也可能一个都没有,上述模线性方程也称为一次同余方程。
例如:57x≡7(mod 11)有一个解x=9,而9x≡7(mod 6)无解。
解:模线性方程ax≡b(mod m)的步骤如下:
(1)求 d=gcd(a,m)
(2)若d不是b的因数,则ax≡b(mod m)无解,结束;否则转(3)
(3)求x0,y0,是a*x0+m*y0=d;
(4)由于d是b的因数,将a*x0+m*y0=d改写,得a(x0*(b/d))+m*(y0*(b/d))=b,
于是ax+my=b的一个特解为 x=x0*(b/d),y=y0*(b/d);
(5)x0*(b/d)是ax≡(mod m)的一个特解,由此的ax≡b(mod m)的所有解
(共d个)为:x= (x0*(b/d)+ i*(m/d) ) (mod m), i=0,1,2,3,4.……d-1
定理1:
设d=gcd(a,n),假定对整数x和y满足d=ax+by(比如用扩展Euclid算法求出的一组解)。如果d| b,则方程ax=b(modn)有一个解x0满足x0=x*(b/d) mod n 。特别的设e=x0+n,方程ax=b(mod n)的最小整数解x1=e mod(n/d),最大整数解x2=x1+(d-1)*(n/d)。
定理2:
假设方程ax=b(mod n)有解,且x0是方程的任意一个解,则该方程对模n恰有d个不同的解(d=gcd(a,n)),分别为:xi=x0+i*(n/d) mod n 。
void modeq(int a, int b, int n) // ! n > 0
{
int e, i, d, x, y;
d = extgcd(a, n, x, y);
if (b % d > 0) printf("No answer!
");
else {
e = (x * (b / d)) % n;
for (i = 0; i < d; i++) // !!! here x maybe <0
printf("%d-th ans: %d
", i+1,(e+i*(n/d))%n);
}
}
参考http://www.cnblogs.com/qq812689440/archive/2011/08/27/2155683.html