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韩信点兵(中国剩余定理)
中国剩余定理是数论中的一个关于一元线性同余方程组的定理,说明了一元线性同余方程组有解的准则以及求解方法。又称为孙子定理,“韩信点兵”“求一术”“鬼谷算”“隔墙算”“剪管术”“秦王暗点兵”“物不知数”等名称。
例如:物不知数原文:
有物不知其数,三三数之剩二,五五数之剩三,七七数之剩二。问物几何?
宋朝数学家秦九韶对“物不知数”问题作出了完整系统的解答。还被别人编成了《孙子歌决》:
三人同行七十希,五树梅花廿一支,七子团圆正半月,除百零五使得知
这个歌诀给出了模数为3,、5、7时候的同余方程的秦九韶解法。意思是:将除以3的余数乘以七十,将除以5的余数乘以21,将除以7的余数乘以15,全部加起来后除以105,得到的余数就是答案。比如说“物不知数”中的例子,使用以上的方法计算就得到:
70*2+21*3+15*2 = 233 = 2*105+23
答案就是23.
形式描述:用现代数学的语言来说明的话,中国剩余定理给出了以下的一元线性同余方程组:
有解的判定条件,并用构造法给出了在有解情况下解的具体形式。
中国剩余定理说明:假设整数m1、m2、m3…mn 两两互质,则对任意的整数:a1、a2、… 、an,方程组S有解,并且通解可用如下方式构造得到:
例子:
使用中国剩余定理求解上面的“物不知数”便可以理解《孙子歌诀》中的含义。这里的线性同余方程组是:
程序实现:
package crt;public class Crt { static int [] m = {3,5,7}; //模数,条件互质 static int [] a = {2,3,2}; //余数 static int [] Mi = {1,1,1}; // static int M = 1; static int firstNum = 0; static int x = 0; static int [] t = new int [3]; public static void GetTvalue(){ for(int i=0;i < t.length;i++) { int temp = 0; while((Mi[i]*temp - 1)%m[i] != 0) { temp++; } t[i] = temp; } } public static void main(String[] args) { for(int i = 0;i < m.length;i++) { M = M*m[i]; } for(int j =0;j < Mi.length;j++) { Mi[j] = M/m[j]; } GetTvalue(); for(int k = 0;k < 3 ;k++) { x = x + a[k]*t[k]*Mi[k]; } firstNum = x%M; for(int k = 0;k<t.length;k++) { System.out.println(t[k]); } System.out.println(x); System.out.println(firstNum); } }
韩信点兵(中国剩余定理)
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