Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Алгебра.doc
Скачиваний:
168
Добавлен:
13.03.2015
Размер:
779.78 Кб
Скачать

10. Конгруенції 1-го степеня з одним невідомим у кільці цілих чисел.

Конгруенцією з одним невідомим за модулем m називається конгруенція виду

f(x)=anxn+an-1xn-1+…+a1x+ a0≡0(mod m)

числа ai є Z, i=0…n.

Якщо an не ділиться націло на m , то степінь n називається степенем конгруенції. Якщо an ділиться націло на m то конгруенція має степінь < n.

Розв’язком конгруенції з одним невідомим називається ціле число α при підстановці якого у дану конгруенцію одержимо вірну числову конгруенцію f(α)≡0(mod m)

Зрозуміло, що разом з α дану конгруенцію задовольняє будь-яке число β=α+mt, що належить тому ж класу лишків, що і α, тобто розв’язком даної конгруенції є цілий клас лишків . Знайти розв’язки даної конгруенції можна наприклад перебрати повну систему лишків по модулю n. Враховуючи, що в ній міститься m представників кожного класу, дана конгруенція матиме не більше ніж m розв’язків.

Дві конгруенції називаються рівносильними, якщо вони мають по модулю m одну й ту ж саму множину розв’язків. До операцій, які дозволяють перейти від даної конгруенції до рівносильної їй відносять: додавання до обох частин конгруенції многочлена з цілими коефіцієнтами, кратними модулю; множення (ділення) обох частин конгруенції на число взаємно просте з модулем; множення (ділення) обох частин конгруенції і модуля на натуральне число.

Означ. Лінійною конгруенцією з одним невідомим називають конгруенцію виду ax≡b(mod m), (1) a,b єZ

Дослідження лінійної конгруенції.

1. Якщо (a,m)=1, то конгруенція має єдиний розв’язок, який можна знайти за формулою x≡baφ(m)-1(mod m) (2)

Помножимо конгруенцію (1) на aφ(m)-1

Це можна зробити, бо (aφ(m)-1, m)=1

a aφ(m)-1x≡b aφ(m)-1 (mod m),

a aφ(m)x≡b aφ(m)-1 (mod m). Оскільки (a,m)=1, то за теоремою Ейлера будемо мати: , тому в останній конгруенції будемо мати:x≡baφ(m)-1(mod m). Покажемо, що конгруенції (1) та (2) рівносильні. Нехай β-розв’язок конгруенції (2), тобто β≡bаφ(m)(mod m). Помножимо обидві частини останньої конгруенції на а одержимо: аβ≡bаφ(m)(mod m), за теоремою Ейлера маємо

аβ≡b( mod m), отже β – розв’язок конгруенції (1). Нехай α – розв’язок конгруенції (1), тобто aα≡b(mod m) помноживши обидві частини на aφ(m)-1

одержимо α≡bаφ(m)-1(mod m) тобто α-є розв’язком конгруенції (2), а раз так то (1) і (2) рівносильні.

2. Нехай (a, m)=d≠1 i b не ділиться націло на d, то конгруенція розв’язку не має. Справді, перепишемо (1) у вигляді ax=b+mt, тоді оскільки ax÷d і b÷d, то mt÷d що є протиріччям.

3. Нехай (a, m)=d і b ÷ d, тоді конгруенція (1) має d розв’язків.

x≡x0(mod m)x≡x0+d1(mod m), d1=m/d

x≡x0+2m/d(mod m )

…………………….. (3)

x≡x0 +((d-1)m)/d(mod m)

де х0 – розв’язок конгруенції

(4)

Покажемо, що конгруенції (1) і (4) рівносильні. Нехай α – один з розв’язків конгруенції (1) тобто aα≡b(mod m). Поділимо обидві частини конгруенції і модуль на число d отримаємо , отже α – розв’язок (4).

Нехай тепер α – розв’язок конгруенції (4), тобто , помножимо обидві частини конгруенції та модуль на α :тобто α – розв’язок (1) і рівності (1) (4) рівносильні.

Розглянемо конгруенцію (4) оскільки у ній (,)=1, то (4) має один розв’язок, наприклад x0+(m/d)t

Розглянемо числа x0; x0+; x0+; … x0+, (5) де х0 – найменший невід’ємний лишок по модулю . Очевидно, що числа (5) є розв’язками конгруенції (4), а раз так, то і рівносильної їй конгруенції (1). Покажемо, що числа (5) належать різним класам лишків по модулю m, припустимо що це не так і

x0+≡ x0+ (mod m), k,tє[0,d-1]

(k-t)≡ 0 (mod m). Покажемо, щоєZ . Оскільки k,t≤d-1, то |k-t|≤d-1, (k-t)÷d ↔ k-t=0, k=t, отже вказані числа належать одному класу лишків по модулю m.