同余 模算术 中国剩余定理

2019-04-13 17:14发布

相关知识点: 1、a≡b(modc),a,b关于模c同余  ,即a modc=b mod c , 等价于a%c=b 2、如果a,b互质(a,b)=1,则可得a关于模b的逆 ax≡1(modb)  3、关于余数的定理: 定理1 :如果被除数加上(或减去)除数的整数倍,除数不变,则余数不变。
     定理2 :如果被除数扩大(或缩小)几倍,除数不变,则余数也扩大(或缩小)同样的倍数。
     定理3: 如果整数a除以自然数b(b≠0),余数r仍不小于b,则r除以b的余数等于a除以b所得余数。(余数和被除数关于除数同余)
4.中国剩余定理: 设m1,m2,...,mk是两两互素的正整数,对于任意的正整数a1,a2,a3,..,ak 同余方程组: x≡a1 (mod m1) x≡a2 (mod m2) ... x≡ak (mod mk) 必有解, 且解可写为 x≡M1P1a1+M2P2a2+....MkPkak  (mod m) 其中 M=m1m2m3....mk Mi=M/mi,(1<=i<=k)
证明:令Mi=M/mi ,则Mi和mi互质,则(Mi,mi)=1,即 MiPi≡1(mod mi),                                         ——模逆
       等价于MiPi %mi=1,要使 MiPi%mi=ai,只要将被除数乘以a1(由定理2得 易知同余方程组的解为x≡M1P1a1+M2P2a2+....MkPkak  (mod m)
算法模板: int m[maxn],a[maxn]; void exgcd(int a,int b,int &d,int &x,int &y) { if(!b) d=a,x=1,y=0; else exgcd(b,a%b,d,y,x),y-=x*(a/b); } intChina(int r) { int M,d,x0,y0,ans=0; for(int i=1;i<=r;i++){ M*=m[i]; } for(int i=1;i<=r;i++){ int Mi=M/m[i]; exgcd(Mi,m[i],d,x0,y0); ans=(ans+Mi*x0*a[i])%M; } if(ans<0) ans+=M; return ans; }


———————————————————————分割线——————————————————————————— 以下来自转载,有助于理解中国剩余定理的证明(拿着学长的书慢慢啃数论吧。。。)
公元前后的《孙子算经》中有“物不知数”问题:“今有物不知其数,三三数之余二 ,五五数之余三 ,七七数之余二,问物几何?”答为“23”。 --------这个就是传说中的“中国剩余定理”。      其实题目的意思就是,x%3=2,x%5=3,x%7=2;问x最小是多少?  解法:         1.首先找到3,5,7,的三个“关键数字”,即[5,7]=35;[3,7]=21;[3,5]=15         2.让35a%3=1,a=2;  让21b%5=1,b=1;  让15c%7=1,c=1(我们这里要让余数为1,是为了要求余数2的话,只要乘以2就可以,要求余数为3的话,只要乘以3就可以了,……)         3.所以 然后,35*2*2=140    21*1*3=63  15*1*2=30         4.  Then 140+63+30=233  ,因为233>3*5*7  , 所以233- 105*2=23       上几个百度上的例题(我们会发现给出的除数都是亮亮互质的,显然……):        例1:一个数被3除余1,被4除余2,被5除余4,这个数最小是几?                 题中3、4、5三个数两两互质。则〔4,5〕=20;〔3,5〕=15;〔3,4〕=12;〔3,4,5〕=60。为了使20被3除余1,用20×2=40;使15被4除余1,用15×3=45;使12被5除余1,用12×3=36。然后,40×1+45×2+36×4=274,因为,274>60,所以,274-60×4=34,就是所求的数。         例2:一个数被3除余2,被7除余4,被8除余5,这个数最小是几?                 题中3、7、8三个数两两互质。则〔7,8〕=56;〔3,8〕=24;〔3,7〕=21;〔3,7,8〕=168。为了使56被3除余1,用56×2=112;使24被7除余1,用24×5=120。使21被8除余1,用21×5=105;然后,112×2+120×4+105×5=1229,因为,1229>168,所以,1229-168×7=53,就是所求的数。          例3:一个数除以5余4,除以8余3,除以11余2,求满足条件的最小的自然数。                  题中5、8、11三个数两两互质。则〔8,11〕=88;〔5,11〕=55;〔5,8〕=40;〔5,8,11〕=440。为了使88被5除余1,用88×2=176;使55被8除余1,用55×7=385;使40被11除余1,用40×8=320。然后,176×4+385×3+320×2=2499,因为,2499>440,所以,2499-440×5=299,就是所求的数。