我感觉中国剩余定理我并不能顺推出来,这是一个很巧妙的构造,这个构造思想值得学习,但是扩展的可以顺推。
问题:
有一xxx,满足:
x≡c1(mod m1)x≡c1(mod~m1)x≡c1(mod m1)
x≡c2(mod m2)x≡c2(mod~m2)x≡c2(mod m2)
…
x≡ck(mod mk)x≡ck(mod~mk)x≡ck(mod mk)
∀i≠j,(mi,mj)=1∀i≠j,(mi,mj)=1∀i=j,(mi,mj)=1
求xxx的通解形式。
设M=∏mi,Mi=Mmi,ti=Mi−1(mod mi)M=\prod mi,Mi={M \over mi},ti=Mi^{-1}(mod~mi)M=∏mi,Mi=miM,ti=Mi−1(mod mi)
则x≡∑Mi∗ti∗ci(mod M)x≡\sum Mi*ti*ci(mod~M)x≡∑Mi∗ti∗ci(mod M)
这个怎么理解?
对一个确定的Mi∗tiMi*tiMi∗ti,我们让它modmodmod一下mimimi,肯定等于1,mod mj(j≠i)mod~mj(j≠i)mod mj(j=i),肯定为0,类似于拉格朗日插值。
扩展中国剩余定理比中国剩余定理应用广的多,也很好写。
问题为:
x≡c1(mod m1)x≡c1(mod~m1)x≡c1(mod m1)
x≡c2(mod m2)x≡c2(mod~m2)x≡c2(mod m2)
m1,m2m1,m2m1,m2不一定互质,求是否有解?有解的话,通解形式是什么?
设M=lcm(m1,m2)M=lcm(m1,m2)M=lcm(m1,m2),如果能够合并,那么显然是合并成:x≡c3(mod M)x ≡ c3 (mod~M)x≡c3(mod M)的形式。
设t=gcd(m1,m2)t=gcd(m1, m2)t=gcd(m1,m2)
设:
c3=c1+a∗m1(0≤a<(M/m1=m2/t))c3=c1+a*m1(0 \le a < (M/m1=m2/t))c3=c1+a∗m1(0≤a<(M/m1=m2/t))
c3=c2+b∗m2(0≤a<(M/m2=m1/t))c3=c2+b*m2(0 \le a < (M/m2=m1/t))c3=c2+b∗m2(0≤a<(M/m2=m1/t))
现在的目标是求出aaa或者bbb,这样就可以求出c3c3c3了。
联立得:
c1+a∗m1=c2+b∗m2c1+a*m1=c2+b*m2c1+a∗m1=c2+b∗m2
c2−c1=a∗m1−b∗m2c2-c1=a*m1-b*m2c2−c1=a∗m1−b∗m2
根据扩展欧几里得那一套,a∗m1−b∗m2a*m1-b*m2a∗m1−b∗m2只能表示ttt的倍数,所以t∣(c2−c1)t|(c2-c1)t∣(c2−c1)才会有解。
方程两边同时除以ttt,得:
(c2−c1)/t=a∗m1/t−b∗m2/t(c2-c1)/t=a*m1/t-b*m2/t(c2−c1)/t=a∗m1/t−b∗m2/t
假设求aaa,注意到0≤a<(M/m1=m2/t)0 \le a < (M/m1=m2/t)0≤a<(M/m1=m2/t),不放对整个方程mod (M/m1=m2/t)mod ~(M/m1=m2/t)mod (M/m1=m2/t),b∗m2/tb*m2/tb∗m2/t就没有了。
得:
(c2−c1)/t=a∗m1/t (mod m2/t)(c2-c1)/t=a*m1/t~(mod~{ m2/t})(c2−c1)/t=a∗m1/t (mod m2/t)
a=(inv(m1/t,m2/t)∗(c2−c1)/t mod (m2/t))a=(inv(m1/t,m2/t)*(c2-c1)/t~~mod~~(m2/t))a=(inv(m1/t,m2/t)∗(c2−c1)/t mod (m2/t))
求逆元用exgcdexgcdexgcd,就可以得到aaa,进而得到c3c3c3。
M≤1018M \le 10^{18}M≤1018时小心爆longlonglong longlonglong。
#include<cstdio>
#define pp printf
#define ll long long
#define fo(i, x, y) for(int i = x; i <= y; i ++)
using namespace std;
const int N = 1e5 + 5;
int n;
ll m1, m2, c1, c2;
ll mul(ll x, ll y, ll mo) {
x %= mo; y %= mo;
ll z = (long double) x * y / mo;
z = x * y - z * mo;
if(z < 0) z += mo; else
if(z > mo) z -= mo;
return z;
}
ll gcd(ll x, ll y) {
return !y ? x : gcd(y, x % y);
}
void eg(ll a, ll b, ll &x, ll &y) {
if(!b) {x = a, y = 0; return;}
eg(b, a % b, y, x); y = y - (a / b) * x;
}
ll inv(ll v, ll p) {
ll x, y;
eg(v, -p, x, y);
x = (x % p + p) % p;
return x;
}
int main() {
scanf("%d", &n);
c1 = 0, m1 = 1;
fo(i, 1, n) {
scanf("%lld %lld", &m2, &c2);
ll t = gcd(m1, m2); ll m3 = m2 / t, M = m3 * m1;
c1 = (mul(mul(inv(m1 / t, m3), (c2 - c1) / t, m3), m1, M) + c1) % M;
m1 = M; if(c1 < 0) c1 += m1;
}
pp("%lld\n", c1);
}