除法取模 逆元 费马小定理

2019-04-13 13:35发布

对于正整数,如果有,那么把这个同余方程中的最小正整数解叫做的逆元。
逆元一般用扩展欧几里得算法来求得,如果为素数,那么还可以根据费马小定理得到逆元为。(都要求a和m互质)
推导过程如下(逆元详解)(点我)  假如p是质数,且gcd(a,p)=1,那么 a(p-1)≡1(mod p)这个为费马小定理,m为素数是费马小定理的前置条件。
求a/b=x(mod M) 只要M是一个素数,而且b不是M的倍数,就可以用一个逆元整数b1,通过 a/b=a*b1 (mod M),只能来以乘换除。
费马小定理:对于素数 M 任意不是 M 的倍数的 b,都有:b ^ (M-1) = 1 (mod M)
于是可以拆成:b*b^(M-2)=1(mod M)
于是:a/b=a/b*(b * b ^ (M-2))=a*(b ^ (M-2)) (mod M)
求a/b=x(mod M) 用扩展欧几里德算法算出b1,然后计算a*b1(mod M) exgcd(b,M,x,y);   b1=x; 当p是个质数的时候有
inv(a) = (p - p / a) * inv(p % a) % p
证明: 设x = p % a,y = p / a
于是有 x + y * a = p
(x + y * a) % p = 0
移项得 x % p = (-y) * a % p
x * inv(a) % p = (-y) % p
inv(a) = (p - y) * inv(x) % p
于是 inv(a) = (p - p / a) * inv(p % a) % p
然后一直递归到1为止,因为1的逆元就是1。 void init() //O(n)求逆元 { inv[1] = 1; for(int i = 2;i <= N;i ++) { inv[i] = (mod - mod/i) * inv[mod % i] % mod; } // for(int i=1; i<=10;i++) //cout</*
总结:求逆元的方法
在 mod 的情况下,(a*b/c)%mod不能直接/c来求,需要找到一个数inv使得 inv*c % mod =1.这样(a*b/c)%mod = (a*b*inv)%mod
性质:逆元是积性函数,存在a*b=c,那么 inv[c]=inv[a] * inv[c] %mod
1, 暴力循环找解
2,费马小定理的解法:mod是质数才能用
3,利用欧几里得扩展来求。
欧几里得扩展是用来解决 ax +by=gcd(a,b)这样的式子
这时候取 b=mod,你可以写成这样,ax=gcd(a,b)-by
推导出 a*x % mod=gcd(a,b)%mod
所以只要gcd(a,b)%mod==1是就可以使用这种方法来求逆元
4,利用神奇的推导,O(n) 求出 1~n的所有逆元(参考上面的 init())
5, 利用逆元函数是完全积性函数的性质,O(logN)求单个数的逆元
*/ 
它可以在O(n)的复杂度内算出n个数的逆元。
#include const int N = 200000 + 5; const int MOD = (int)1e9 + 7; int inv[N]; int init() { inv[1] = 1; for(int i = 2; i < N; i ++) inv[i] = (MOD - MOD / i) * 1ll * inv[MOD % i] % MOD; } int main() { init(); }