初等数论入门 Lesson 1
整除
b∣a 等价于 a=bq 等价于 amodb=0,读作 b 整除 a。
除法算式定理
定理:设 a,b∈Z, b>0,则存在唯一的整数对 (q,r),满足:
a=bq+r,0≤r<b
gcd-lcm 关系
gcd(a,b)⋅lcm(a,b)=∣ab∣
欧几里得算法
gcd(a,b)=gcd(b,amodb)
证明:
若 d∣a 且 d∣b, 则 d∣(a−bq)=r
贝祖定理
设 a,b∈Z,不全为 0,令 d=gcd(a,b)。
则存在整数 x,y,使得
ax+by=d
这对 (x,y) 称为贝祖系数(Bézout 系数)。
贝祖定理强调的是必然存在的问题。
同时 gcd(a,b) 也是 ax+by 能表示出来的最小正整数
推论:
- ax+by=1 有解,则 gcd(a,b)=1
- ax+by=c 有解,则 gcd(a,b)∣c
扩展欧几里得算法
求解 ax+by=d,d=gcd(a,b)
- 若 b=0,此时 a=d
则对于 ax+0⋅y=a 的解为 (1,0)
- 否则我们可以先求出 bx′+(amodb)y′=d 的 (x′,y′)
然后上面式子可以化简成 ay′+b(x′−⌊ba⌋y′)=1。
不定方程求解
求解 ax+by=c
- 判断是否有解 c∣gcd(a,b)
- 求解 ax0+by0=d
- 其中一个解:x=x0dc
- 通解:x′=x−dbk,y′=y+dak
