- •Лекція № 5 Тема: Розв’язування алгебраїчних конгруенцій
- •1. Розв’язування квадратних конгруенцій за простим модулем
- •7.2) Обчислити , .
- •7.2) Обчислимо , .
- •Алгоритм Шенкса -Тонеллі
- •2. Алгебраїчні конгруенції -го степеня за простим модулем та способи їх розв'язування
- •1. Заміна коефіцієнтів абсолютно найменшими лишками за модулем .
- •2.Зниження степеня конгруенції.
- •3. Перехід до еквівалентної конгруенції, старший коефіцієнт якої дорівнює 1.
- •3. Число розв’язків конгруенції -го степеня за простим модулем
- •4. Алгебраїчні конгруенції -го степеня за складеним модулем та способи їх розв'язування
- •5. Алгоритм Берлекемпа розкладання многочлена на незвідні множники над скінченним полем
- •Алгоритм Берлекемпа (Berlecamp’s Algorithm)
3. Перехід до еквівалентної конгруенції, старший коефіцієнт якої дорівнює 1.
Знайдемо ціле число таке, що . Оскільки , то конгруенція має єдиний розв'язок , де – абсолютно найменший або найменший невід'ємний лишок класу за модулем . Число можна отримати також іншим способом: оскільки , то, в силу критерію взаємної простоти, існують цілі числа і такі, що . Тоді . Оскільки , то, помноживши обидві частини конгруенції (3) на , отримуємо еквівалентну конгруенцію:
,
в якій .
Нехай , , …, , де – абсолютно найменші або найменші невід'ємні лишки за модулем . Замінивши в останній конгруенції коефіцієнти , …, , на , а на 1, отримуємо еквівалентну конгруенцію
.
Приклад 5. Замінити конгруенцію
,
на еквівалентну конгруенцію, старший коефіцієнт якої дорівнює 1.
Розв’язання. Розв’яжемо конгруенцію
і знайдемо . Дана конгруенція еквівалентна конгруенції
,
тобто конгруенції
.
3. Число розв’язків конгруенції -го степеня за простим модулем
При розв’язуванні конгруенцій (3) застосовуються теореми:
Теорема 1 (Безу-Горнера). Для будь-якого многочлена , , і числа , такого, що , справедливо:
де , , , , .
Теорема 2 (про число розв’язків конгруенції -го степеня за простим модулем) Конгруенція -го степеня за простим модулем із старшим коефіцієнтом, що не ділиться на , може мати не більше ніж коренів.
Наслідок 1. Якщо деякі числа становлять розв'язок конгруенції -го степеня, то ця конгруенція еквівалентна конгруенції
.
Приклад 1. Розв’язати конгруенцію
способом підбору абсолютно найменших лишків.
Розв’язання. Запишемо повну систему абсолютно найменших лишків за модулем :
0, 1, 2, 3, 4, 5, –5, –4, –3 ,–2, –1.
Підставимо числа цієї системи в дану конгруенцію. Будемо мати:
;
;
;
.
Таким чином, лишки 0 і 2 задовольняють конгруенцію, отже, класи і є розв'язками даної конгруенції. В силу теореми 2, оскільки старший коефіцієнт , то конгруенція має не більше ніж 2 корені, тобто інших розв'язків дана конгруенція не має.
Приклад 2. Число є розв'язком конгруенції
.
Знайти всі розв'язки цієї конгруенції.
Розв’язання. Очевидно, що разом із числом дану конгруенцію задовольняє число . Тому розв'язками даної конгруенції є і . Оскільки старший коефіцієнт , то конгруенція має не більше ніж 2 корені. Отже, розв'язками даної конгруенції є класи і .
Означення. Конгруенція
називається тотожною, якщо всі її коефіцієнти конгруентні нулю за модулем .
Наслідок 2. Якщо конгруенція -го степеня за простим модулем
має більше ніж коренів, то вона є тотожною.
Теорема 3. (Вільсона). Якщо – просте число, то
.
Приклад 3. 1) , ;
2) , ;
3) , .
Теорема 4. Якщо число – складене, то
.
Зауваження. Неважко показати, що якщо – складене число, , то .
Приклад 4. 1) , ;
2) , .
Теореми 3 і 4 показують, що необхідною і достатньою умовами того, щоб число було простим, є подільність на .