最近总是用到中国剩余定理,以前对于这个定理非常的模糊,有时间静下心来简单的学习一下中国剩余定理,文章没有深度,写下这篇博客以作记录。
中国剩余定理CRT
- 前言
- 一、描述
- 二、中国剩余定理求解方法
- 1.除以三余二
- 2.除以五余三
- 3.除以七余二
- 4.结论
- 总结
前言
中国剩余定理又称孙子定理或中国余数定理,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。在古代称为孙子定理、鬼谷算、秦王暗点兵、物不知数等。
一、描述
在古代中,“物不知其数”中的表述如下:
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?
大概的意思就是一个整数除以三余二,除以五余三,除以七余二,求这个整数。在《孙子算经》中首次提到了同余方程组问题,并且给出了该问题的解法,因此在中文数学文献中也会将中国剩余定理称为孙子定理。可见我国古代的人是非常的聪明的。
古代的数学家对上面的问题“物不知其数”问题做出了完整系统的解答,并编出来了口诀(太厉害了!)
三人同行七十希,五树梅花廿一支,七子团圆正半月,除百零五便得知
这句话的意思就是除以三的余数乘七十,除以五的余数乘二十一,除以七余数乘十五,得到的结果就是即为加上一百零五的整数倍。
对“物不知其数”问题进行解答即可得到
70×2+21×3+15× 2=233=2 ×105+23.
即解为23
二、中国剩余定理求解方法
使用中国剩余定理对“物不知其数”该问题进行解答,列出来线性同余方程组如下:
我们来分开对方程组求解,大概的思路如下:
数a除以三等于一,除以五等于零,除以七等于零;数b除以三等于零,除以五等于一,除以七等于零;数c除以三等于零,除以五等于零,除以七等于一。
a乘除以三的余数,b乘除以五的余数,c乘除以七的余数。即上面求解“物不知其数”口诀的意思。
1.除以三余二
我们可以先找出一个整数a除以三等于一,除以五等于零,除以七等于零
5*7=35:35的倍数即可以保证除以五等于零,除以七等于零。
35(mod3)=2
35×2(mod3)=1
即该整数a为70
这也就是“三人同行七十希”
70(mod3)=1
70(mod5)=0
70(mod7)=0
则”除以三等于二,除以五等于零,除以七等于零“的整数a‘即为70×除于三的余数:即70×2=140
140(mod3)=2
140(mod5)=0
140(mod7)=0
2.除以五余三
我们可以先找出一个整数b除以五等于一,除以三等于零,除以七等于零
3*7=21:21的倍数即可以保证除以三等于零,除以七等于零。
21(mod5)=1
即该整数a为21
这也就是“五树梅花廿一支”
21(mod3)=0
21(mod5)=1
21(mod7)=0
则”除以五等于三,除以三等于零,除以七等于零“的整数b‘即为21×除于五的余数:即21×3=63
63(mod3)=0
63(mod5)=3
63(mod7)=0
3.除以七余二
我们可以先找出一个整数c除以七等于一,除以三等于零,除以五等于零
3*5=15:15的倍数即可以保证除以三等于零,除以七等于零。
15(mod7)=1
即该整数c为15
这也就是“七子团圆正半月“
15(mod3)=0
15(mod5)=0
15(mod7)=1
则”除以七等于二,除以三等于零,除以七等于零“的整数c‘即为15×除于五的余数:即15×2=30
30(mod3)=0
30(mod5)=0
30(mod7)=2
4.结论
最后的解为:a‘+b’+c’=140+63+30=233
3、5、7的最小公倍数为105
即该解为:233+n×105
n最小为-2:此时最小的正整数解为23
总结
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:
假设整数m1,m2,m3…mn两两互素,则对于任意的整数x,满足以上方程组。则:
不得不感叹中国的古人是有大智慧的!
如有错误之处,感谢指正!