中国剩余定理
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中国剩余定理一般指孙子定理。
孙子定理是中国古代求解一次同余式组(见同余)的方法。
是数论中一个重要定理。
又称中国余数定理。
一元线性同余方程组问题最早可见于中国南北朝时期(公元5世纪)的数学著作《孙子算经》卷下第二十六题,叫做“物不知数”问题,原文如下:有物不知其数,三三数之剩二,五五数之剩三,七七数之剩二。
问物几何?即,一个整数除以三余二,除以五余三,除以七余二,求这个整数。
《孙子算经》中首次提到了同余方程组问题,以及以上具体问题的解法,因此在中文数学文献中也会将中国剩余定理称为孙子定理。
用现代数学的语言来说明的话,中国剩余定理给出了以下的一
元线性同余方程组:
有解的判定条件,并用构造法给出了在有解情况下解的具体形式。
中国剩余定理说明:假设整数m1,m2, ... ,m n两两互质,则对任意的整数:a1,a2, ... ,a n,方程组有解,并且通解可以用如下方式构造得到:
设
是整数m1,m2, ... ,m n的乘积,并设
是除了m i以外的n- 1个整数的乘积。
设为模的数论倒数
(
为模意义下的逆元)
方程组的通解形式为
在模的意义下,方程组只有一个解:
证明:
从假设可知,对任何,由于
,所以这说明存在整数使得这样的叫做模的数论倒数。
考察乘积可知:
所以
满足:
这说明就是方程组的一个解。
另外,假设和都是方程组的解,那么:
而两两互质,这说明整除. 所以方程组的任何两个解之间必然相差的整数倍。
而另一方面,是一个解,同时所有形式
为:的整数也是方程组的解。
所以方程组所有的解的集合就是:。