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同餘方程求解

同餘方程是數學中一種常見的方程形式,其一般形式為 \(ax \equiv b \pmod{n}\),其中 \(a, b, n\) 是已知的整數,\(x\) 是未知數。這種方程在模 \(n\) 的意義下,即 \(n\) 的剩餘類環中,有特定的解。

線性同餘方程的求解方法:

轉化為一般式: 首先將同餘方程轉化為一般線性方程 \(ax + by = c\),其中 \(a, b, c\) 是整數。

最大公約數: 計算 \(a\) 和 \(b\) 的最大公約數 \(d = \gcd(a, b)\)。如果 \(d\) 不能整除 \(c\),則原方程無解。

擴展歐幾里得算法: 如果方程有解,可以通過擴展歐幾里得算法找到一組特解 \((x_0, y_0)\) 使得 \(ax_0 + by_0 = d\)。

求解: 方程的通解可以表示為 \(x = x_0 + \frac{b'}{d} \times t\) 和 \(y = y_0 - \frac{a'}{d} \times t\),其中 \(t\) 是任意整數,\(a', b'\) 是 \(a, b\) 的整數倍。

乘式求解:

選擇一個與模數 \(m\) 互素的正整數 \(n\),使得 \(n\) 乘以分母後對 \(m\) 取余的結果為 1。

將方程兩邊同乘以 \(n\),得到新的等式。

通過不斷乘以模數的逆元,使得分母變為 1,從而得到解。

加式求解:

在分子上加上模數 \(m\) 的倍數,直到分子和分母有公約數。

約去公約數,得到方程的解。

以上方法可以用於求解一般的線性同餘方程。在實際套用中,需要根據具體情況選擇合適的方法進行求解。