• 洛谷 P1082 同余方程(同余&&exgcd)


    嗯...

     

    题目链接:https://www.luogu.org/problem/P1082

    这道题很明显涉及到了同余和exgcd的问题,下面推导一下:

    首先证明有解情况:

        ax + by = m有解的必要条件是 m mod gcd(a, b) = 0

        a为gcd(a, b)的倍数,b为gcd(a, b)的倍数,x、y为整数,

        所以ax + by是gcd(a, b)的倍数,所以m是gcd(a, b)的倍数

    然后证明a、b互质(下面会用到):

        本题中1 mod gcd(a, b) = 0,所以gcd(a, b)  = 1,所以a、b互质

    同余:

        a≡b(mod n) --> 含义:a和b关于模n同余,即 a mod n = b mod n。

        所以不难推出,a≡b的充要条件是a-b是n的整数倍(a > b)。

        因为a-b是n的整数倍,所以a-b = ny(y为倍数)

    所以,根据同余,我们可以把本题中的同余式转化为(注:这里的a.b与上文不同):

        ax1(modb)  --> ax % b = 1 % b --> ax - 1 = by --> ax - by = 1

    下一步,便进行exgcd(关于exgcd的证明见:https://www.luogu.org/problemnew/solution/P1082),分别求出ax - by = 1中x和y的值。

    最后进行答案处理:

        因为答案要求是x的最小正整数,所以我们进行一个答案处理:x = (x % b + b) % b

    证明其正确性:

        设新得到的x为xn,x = kb + q(q < b)则:

        x % b = q ,把x % b = q带入 xn = (x % b + b) % b,得

        xn = (x % b + b) % b = (q + b) % b = (q % b + b % b) % b = q % b = q

         把xn = q带入x = kb + q,得,x = kb + xn, 所以xn = x - kb,然后再根据下面的推导得知它是正确的...

    证明:    

        x批量地减去或加上 b,能保证 ax + by = ab1:

        ax + by = 1

        ax + by + k*ba - k*ba 1

        a (x + kb) + (y - ka) b = 1

        1.显然这并不会把方程中任何整数变成非整数。

        2.“加上或减去 b”不会使 x 错过任何解。可以这么理解:

        已经求出一组整数 x,y 使得 ax+b=1 ,也就是(1 - ax) / b = y。y 是整数,可见目前 1ax 是 b 的倍数。现在想改变 x并使得方程仍然成立。

        已知 a,b 互质,假若x的变化量Δx不是b的倍数,则1ax 的变化量a*Δx也不是 bb 的倍数,这会使得1-ax不再是b的倍数,则y不是整数了。

        仅当x的变化量是b的倍数时,1ax能保持自己是b的倍数,此时就出现新的解了。

    AC代码:

     1 #include<cstdio>
     2 #include<iostream>
     3 
     4 using namespace std;
     5 //ax % b == 1 % b --> ax - 1 = y * b --> ax - yb == 1
     6 
     7 long long d, x, y;
     8 
     9 inline void exgcd(long long a, long long b, long long &d, long long &x, long long &y){
    10     if(!b) {d = a; x = 1; y = 0;}
    11     else{ exgcd(b, a % b, d, y, x); y -= x * (a / b);}
    12 }
    13 int main(){
    14     long long a,b;
    15     scanf("%lld%lld", &a, &b);
    16     exgcd(a, b, d, x, y);
    17     x = (x % b + b) % b;
    18     printf("%lld", x);
    19     return 0;
    20 }
    AC代码
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/New-ljx/p/11261791.html
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