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    [数学] 中国剩余定理 (CRT)

    作者: 栏目:未分类 时间:2020-07-24 16:01:23

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    中国剩余定理

    是什么?

    是一个关于同余方程的定理.

    有啥用?

    可以用来解一些同余方程组, 形如:

    \[\left \{ \begin{array}{} x \equiv a_1 \quad (\bmod n_1) \\ x \equiv a_2 \quad (\bmod n_2) \\ x \equiv a_3 \quad (\bmod n_3) \\ \cdots \\ x \equiv a_k \quad (\bmod n_k) \end{array}\right. \]

    其中 \(n_1,\ n_2,\ n_3\ \dots\ n_k\) 两两互质.

    \(n_1,\ n_2,\ n_3\ \dots\ n_k\) 满足两两互质, 则需要ExCRT.

    怎么搞?

    • 计算所有数的积, 记作 \(n\).
    • 对于每个方程:
      • 计算 \(\frac{n}{n_i}\), 记作 \(m_i\),
      • 计算 \(m_i\) \(n_i\) 意义下的逆元, 记作 \(m^{-1}_i\),
      • 计算 \(m_i \times m^{-1}_i\), 记作 \(c_i\), 注意不要\(c_i\) 取模. 暴力%不可取
    • 得到方程组的唯一解:

    \[x = \sum^k_{i=1} a_i \times c_i \quad (\bmod n) \]

    怎么证?

    \(j \not= i\), 由于模数两两互质, 则 $m_j \equiv 0 \quad(\bmod n_i) $,

    所以 \(c_j \equiv 0 \quad (\bmod n_i)\),

    于是

    $x \equiv \sum^k_{z=1} a_z \times c_z \equiv a_i \times c_i \equiv a_i \times m_i \times m_i^{-1} \equiv a_i \quad (\bmod n_i) $,

    这样我们能够证明该算法的正确性.

    若存在一个数 \(y\), 使 \(y \not= x\), 则一定存在 \(n_i\), 使 \(x \not\equiv y \quad (\bmod n_i)\),

    所以求出的解 \(x\)唯一的.

    怎么写?

    Luogu P1495 曹冲养猪 (裸 CRT)