0%

math collect

EXGCD

  我们在遇见不定方程的时候,总会一筹莫展,但是EXGCD为我们提供了方法,如同

  $ a x + b y = c $

  那么我们先从这个这个式子出发:

  $ax+by=gcd(a,b)$    $(1)$

  我们不妨设出另一个式子

  $ b x_{0}+(a \% b)y_{0}=gcd(b,a \% b)$    $(2)$

  Because $gcd(a,b)= gcd ( b , a \% b ) $ ,thus:

  $a x+b y=bx_{0}+a \% b y_{0}$

  $a x+b y=bx_{0} +(a-a/b \times b)\times y_{0}$

  $a x+b y=ay_{0} +b(x_0-a/b \times y_{0})$

  根据乘法等式,相对应系数的未知数相等,那么就可以得到:

  $x=y_{0}  y=x-a/b*y_{0}$  

  那么在求gcd的过程中,我们可以在其中不断求解,但是递归到底时返回的x,y值是多少?

  我们令在b=0时,带入(1)式,那么得到

  $ax = a$,我们令x=1,y=0即可。

  然后思考如何求解一开始的那个式子:

  若有$ax+by=c$,则设$ax_{0}+by_{0}=c$,

  两式相减:$a(x-x_{0})+b(y-y_{0})=0$

  移项,除以gcd(a,b):$\frac{a}{gcd(a,b)}(x-x_{0})= - \frac{b}{gcd(a,b)}(y-y_{0})$

  因为$gcd(\frac{a}{gcd(a,b)},\frac{b}{gcd(a,b)})=1$

  所以$\frac{b}{gcd(a,b)}$可以整除$(x-x_{0})$

  即 $\frac{b}{gcd(a,b)} \times t=(x-x_{0}), t \in Z$

  对于任意x,都可以表示为

  $x=x_{0}+\frac{b}{gcd(a,b)} \times t$

  那么根据exgcd求出的特解且$t \in Z$,我们可以这样求出最小解:

  $x_{min}=x \%(\frac{b}{gcd(a,b)})$

  在代码中的写法可以是

​  $mod=b/gcd(a,b),ans=(x \% mod+mod) \% mod$

  那么这样我们就解决了$ax+by=gcd(a,b)$最小解问题。

  如果是 $ax+by=c$ ,只需要两边乘上$\frac{c}{gcd(a,b)}$即可;

  这里附上 例题

  并给出模板Code:

  

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int n,m,L,t1,t2;

int exgcd(int a,int b,int &x,int &y){
if(!b){
x=1;y=0;//更新特解
return a;
}
int d=exgcd(b,a%b,x,y);
int t=x;
x=y;
y=t-(a/b)*y;//公式迭代
return d;//return gcd
}

int main(){
scanf("%d%d%d%d%d",&t1,&t2,&n,&m,&L);
int x,y;
if(m<n) swap(m,n),swap(t1,t2);//由于exgcd函数默认a,b为正整数,所以要换一下
int gcd=exgcd(m-n,L,x,y);
cerr<<x*((t1-t2)/gcd)<<endl;
if((t1-t2)%gcd!=0) printf("Impossible\n"); //根据推论,应当满足等式两端成立
else printf("%lld\n",(1ll*x*((t1-t2)/gcd)%(L/gcd)+L/gcd)%(L/gcd));//正负处理
}

裴蜀定理

  这里给出定理的内容,我大概描述一下:

  对于$a,b$两个整数,且$gcd(a,b)=d$,那么对于任意的$x,y ,ax+by$是d的倍数。

本站访问次数: