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python/TangDou/AcWing/NumberTheory/合并同余方程.md

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2025-08-30 18:35:01 +08:00
https://blog.csdn.net/sleepiest/article/details/81865741
这个不看懂,没法看
https://www.luogu.com.cn/blog/blue/kuo-zhan-zhong-guo-sheng-yu-ding-li
### 1 导语
同余方程组,是形如
$$\large x \equiv x_1 (mod \ \ p_1 ) \\
\large x \equiv x_2 (mod \ \ p_2 ) \\
\large ... \\
\large x \equiv x_n (mod \ \ p_n )$$
的方程组。
当$\large p_1,p_2,...,p_n$两两互质的时候,我们可以使用中国剩余定理。但如果他们不互质呢?
### 2 裴蜀定理与扩展欧几里得算法
这里先介绍一下**裴蜀定理与扩展欧几里得算法**作为**铺垫**。
裴蜀定理:对于不完全为 的非负整数 , 表示 的最大公约数。则必然存在整数对 ,使得
$$\large (a,b)=ax+by$$
具体证明略。
扩展欧几里得算法则是对这个方程求解的算法。
### 3 合并同余方程组
比如我们先合并前两个方程。
$$\large x \equiv x_1 (mod \ \ p_1 ) \\ \large x \equiv x_2 (mod \ \ p_2 )$$
根据余数的定义,我们可以将方程改写为
$$\large x=x_1 \times k_1 +p_1 \ \ (1) \\
x=x_2 \times k_2 +p_2 \ \ (2)
$$
合并$(1),(2)$得:
$$\large x_1*k_1-x_2*k_2=p_2-p_1 \ \ (3) $$
这是一个关于$k_1,k_2$的不定方程,当$\large (p_2—p_1)\% gcd(x_1,x_2)=0$时有解。
当有解时,用扩展欧几里得可求得 $k_{1}$ 的一个特解,设为 $k^{'}$ ,
那么 $k_{1}$ 的通解为:$\large k_{1} = k^{'}+ t * (x_{2} / gcd(x_{1},x_{2}))$
将 $k_{1}$ 代回到式$1$中可得:
$$\large x_1*(k^{'}+t*(x_2/gcd(x_1,x_2)))+p_1=x \\
\Rightarrow \\
\large x_1*x_2 /gcd(x_1,x_2)*t+x_1*k^{'}+p_1= x $$
可以发现:$\large x_{1} *x_{2} / gcd(x_{1},x_{2})$是$x_{1} ,x_{2}$ 的最小公倍数,可以转换表示为 $[x_{1},x_{2}]$
$$\large [x_1,x_2]*t+x_1*k^{'}+p_1=x $$
所以合并式$(1),(2)$两个同余组,变为:
$$\large x ≡ x_{1} * k^{'} + p_{1} (mod [x_{1},x_{2}])$$
$\large x_{1}, p_{1}$ 都是已知的,只需求某个特解 $\large k^{'}$ 和 $\large [x_{1},x_{2}]$ 即可。
### 4 举个栗子
$$ \large
\left\{\begin{matrix}
x \equiv 2(mod \ 4) \\
x \equiv 4(mod \ 6) \\
\end{matrix}\right. \Rightarrow x \equiv 10 (mod \ 12)
$$
由$(1)$式,手动模拟一些$x$,得:$6,$**10**$,14,18,$**22**$,26,30,$**34**$,38,42,$**46**$...$
由$(2)$式,手动模拟一些$x$,得:**10**$,16,$**22**$,28,$**34**$,40,$**46**$,...$
可以发现,这两个式子要想得到的公共解,其实是一组解,它们是:$\large 10,22,34,46,...$
找一下规律,就是从$\large 10$开始,循环节为$\large 12$,也就是原来两个模数$\large p_1,p_2$的$\large [p_1,p_2]$。