同余方程,不定方程总结

听说这是数论中比较重要的部分了,一点点的总结吧。。

一.线性同余方程与不定方程:

long long exgcd(long long a,long long b,long long &x,long long &y)
{
    if(!b)
    {
        x=1;
        y=0;
        return a;
    }
    long long tt=exgcd(b,a%b,x,y);
    long long t;
    t=x;
    x=y;
    y=(t-a/b*y);
    return tt;
}
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单个一元线性方程

求解方法:扩展欧几里得 exgcd

模板:

原理:对于整数 a,b

。存在 x,y使 x*a+y*b=gcd(a,b);

当b=0时,有gcd(a,b)=a,显然此时 x=1,y=0. 

exgcd算法可以在朴素 gcd 中的一步一步的递归中迭代更新 x,y的值,最终求出 x*a+y*b=gcd(a,b)的一组解。

利用exgcd求不定方程 x*a+y*b=c 解的步骤:

(1).用 exgcd求出 d=gcd(a,b) 和 x*a+y*b=gcd(a,b) 一组解 x0,y0 ;

(2).判断  c%d==0,则有解,否则无解

(3).令 x=x0*c/d,y=y0*c/d;则得到此方程的一组解 x,y

(4).若需要求最大最小解,再线性变换 x,y查找。

例:  x*a+y*b=c  ,y每增加1,x减小b/a,化为互质整数:y增加a/d,x减小b/d,可见x的周期是b/d

所以要找最小的x 只需要 x=(x%(b/d)+b/d)%(b/d)即可。

求解同余方程 a*x==b mod m,可转化为求 x*a+y*m=b,套用上面的步骤求解即可

例题 poj1061  poj2115

一元一次同余方程组 (x ==ai (mod bi) ):

朴素解法:

思想:方程的合并,转化为单个同余方程

参考资料 http://www.cnblogs.com/heweiyou1993/p/3301894.html

模板:

int exgcd(int a,int b,int &x,int &y)
{
    if(!b)
    {
        x=1;
        y=0;
        return a;
    }
    int tt=exgcd(b,a%b,x,y);
    int t;
    t=x;
    x=y;
    y=(t-a/b*y);
    return tt;
}
int solve()
{
    int a1,a2,b1,b2,x,y,A,B,C,d,t;
    a1=a[0];
    b1=b[0];
    for(int i=1;i<m;i++)
    {
        a2=a[i];
        b2=b[i];
        A=a1;
        B=a2;
        C=b2-b1;
        d=exgcd(A,B,x,y);
        if(C%d)
        {
            return -1;
        }
        t=B/d;
        x=(x*(C/d)%t+t)%t;
        b1=a1*x+b1;
        a1=a1/d*a2;
    }
    return b1;
}
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例题:hdu1573 题解:http://www.cnblogs.com/oneshot/p/3986633.html

中国剩余定理:

 在同余方程组x==ai mod bi 中,如果 bi互质,那么可以通过中国剩余定理快速求解

模板:

int exgcd(int a,int b,int &x,int &y)
{
    if(b==0)
    {
        x=1;y=0;
        return a;
    }
    int r=exgcd(b,a%b,x,y);
    int t=x;
    x=y;
    y=(t-a/b*y);
    return r;
}
int china(int n)
{
    int M=1;
    int ans=0;
    int x,y,d;
    for(int i=0;i<n;i++)
    {
        M*=m[i];
    }
    for(int i=0;i<n;i++)
    {
        int mi=M/m[i];
        int x,y;
        d=exgcd(mi,m[i],x,y);
        ans=(ans+a[i]*mi*x)%M;
    }
    while(ans<0)
        ans+=M;
    return ans;
}
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例题:poj1006 题解:http://www.cnblogs.com/oneshot/p/3986679.html

多元线性同余方程组:

 暂时还没有做过这种题 先不看了

二.高次同余方程组

 形式:

A^X mod C =B

三.特殊的不定方程

费马大定理

内容:

方程x^n+y^n=z^n 当n>=3时无非0整数解。。 

毕达哥拉斯三元组

 毕达哥拉斯定理就是勾股定理 x2+y2=z2;

 满足 gcd(x,y,z)=1的 称为本源毕达哥拉斯三元组

 本源三元组满足 x=m2-n2; y=2mn; z=m2+n2  其中 m,n不同奇偶

 我们在求所有三元组的时候只需要先求出本源三元组即可。

例题: poj 1305(概念题)http://www.cnblogs.com/oneshot/p/3990978.html

佩尔方程

形式:

 x^2-d*y^2=1 (d>1 && d不为完全平方数)

设最小特解 x0,y0

则有迭代公式  xn=xn-1 * x0 +d*yn-1*y0

                   yn=xn-1 * y0 +yn-1 * x0

得到最小特解(暴力)后 可以用矩阵快速幂求所有解

先挖坑,矩阵刷了再回来填。。

例题poj 1320   hdu 3292 

原文地址:https://www.cnblogs.com/oneshot/p/3986250.html