求解模线性方程


1)求解线性不定方程

  ax + by = c

  先求出一组解, 然后考虑如何表示通解, 设d = gcd(a, b), 假设c不是d的倍数, 则左边是d的倍数而右边不是, 则方程无解, 所以方程有解当且仅当d | c.

  设c = c' * d, 我们先考虑方程  ax + by = d, 这样由扩展gcd便可求出一组解 (x', y'), 则(c'x', c'y')就是原方程的一组解,然后考虑通解:

  假设有两组解(x1, y2) ,  (x2, y2), 有  ax1 + by1 == ax2 + by2 = c,   移项得:  a(x1 - x2) == b(y2 - y1),  消去d后有  a'(x1 - x2) == b'(y2 - y1),

  此时a' 和 b' 互素, 所以(x1 - x2)一定是b'的倍数, 而(y2 - y1)一定是a'的倍数, 由此可得到通解:

  给一组特解(x, y), 通解为(x - kb', y + ka').

2)求解模线性方程

  ax = b(mod n)

  其实方程等价于 ax - ny = b, 标准模线性方程,但是得考虑剩余系。

  算法导论上有两个定理:

  定理一:设d = gcd(a, n), 假定对整数x', y', 有d = ax' + ny', 如果d | b, 则方程ax = b(mod)有一个解的值为x0, 满足:、

      x0 = x'(b / d)(mod n)

  定理二:假设方程ax = b(mod n)有解, x0是方程的任意一个解, 则方程对模n恰有d个不同的解, 分别为: xi = x0 + i * (n / d), 其中 i = 1,2,3......d - 1

  有了这两个定理, 解方程就不难了。

View Code
 1 void linear_mod_equation (int a, int b, int n, int *sol)
 2 {
 3     int d, x, y;
 4     gcd (a, n, d, x, y );
 5     if (b % d) d = 0;
 6     else
 7     {
 8         sol [0] = x * ( b / d ) % n ;
 9         for (int i = 1; i < d; ++i)
10             sol[i] = (sol[i - 1] + n / d) % n ;
11     }
12 }

  如果gcd(a,  n) == 1, 则方程有唯一解, 即解为a的逆。

View Code
1 ll inv(ll a, ll n)
2  {
3      ll d, x, y;
4      gcd(a, n, d, x, y);
5      return d == 1 ? (x % n + n) % n : -1;
6  }

 


免责声明!

本站转载的文章为个人学习借鉴使用,本站对版权不负任何法律责任。如果侵犯了您的隐私权益,请联系本站邮箱yoyou2525@163.com删除。



 
粤ICP备18138465号  © 2018-2025 CODEPRJ.COM