这章讲的就是欧几里得算法和exgcd。
原式: ax+by=gcd(a,b)(假设a≥b)
当 b=0 时有 gcd(a,b)=a,此时 x=1,y=0
当 b 不为 0 时,根据欧几里得定理 gcd(a,b)=gcd(b,a%b) 可得ax+by=gcd(a,b)=gcd(b,a%b)=bx'+(a%b)y',.
即 :
ax+by=bx'+(a%b)y'=bx'+(a−b∗⌊ab⌋)y'
移项得
ax+by=bx'+(a%b)y'=ay'+b(x'−⌊ab⌋y')
根据恒等定理,有
x=y'
y=x'−⌊ab⌋y'
习题解析:
6.1
(a)12345x+67890y=gcd(12345,67890)的一组整数解为x=11,y=−2
(b)54321x+9876y=gcd(54321,9876)的一组整数解为−1645,y=9048
6.2
(a)x=−53+121k,y=46−105k
(b)x=11+4525k,y=−2−823k
(c)x=−1645+3292k,y=9048−18107k
6.3
根据上面的推导,可以得到:
6.4
本问题将二元一次方程拓展到三元的情况,即求 ax+by+cz=1 的整数解。思路就是把一个三元一次方程变成解两个二元一次不定方程,对于该三元一次方程有无整数解的问题,即如果gcd(a,b,c)=1
6.5
思路就是把 ax+by=gcd(a,b) 拓展到 ax+by=k∗gcd(a,b) 的情况,只需要把特解拿出来乘以 k
相同的例题:
CF #7 C. Line (扩展欧几里得)
运用:
(1)求解模的逆元
同余ax≡b(modn),如果 gcd(a,n)==1,则方程只有唯一解。
在这种情况下,如果 b==1,同余方程就是 ax=1(modn),gcd(a,n)=1。
这时称求出的 x为 a 的对模 n 乘法的逆元。
对于同余方程 ax=1(modn), gcd(a,n)=1 的求解就是求解方程
ax+ny=1,x,y 为整数。这个可用扩展欧几里德算法求出,原同余方程的唯一解就是用扩展欧几里德算法得出的 x。
比如,乘法逆元则是在计算 (a/b)%mod 时,可以转化为( a∗b 的逆元) %mod ,如果b过大,可能需要取余,而 a/(b%mod)%mod
(2)求解模线性方程(线性同余方程)
同余方程 ax≡b(modn) (也就是 ax%n=b) 对于未知数 x 有解,当且仅当 gcd(a,n)|b (也就是b%(gcd(a,n))==0 )。且方程有解时,方程有 gcd(a,n) 个解。
求解方程 ax≡b(modn) 相当于求解方程 ax+ny=b,(x,y
(3)转化
然而我们要将一些普通的式子转化成类似同余的形式。
比如:
ak=bt+A
那么我们可以变成同余于 b 的式子:
ak≡A(modb)