关于裴蜀定理的一些证明

裴蜀定理:
对任何a,bZ和它们的最大公约数d,关于未知数xy的线性不定方程(称为裴蜀等式):ax+by=c有整数解(x,y)当且仅当dc,可知有无穷多解。特别地,一定存在整数x,y,使ax+by=d成立。
推论:
a,b互质的充要条件是存在整数x,y使ax+by=1

对于(a,bZ)ax+by=gcd(a,b)一定有整数解x,y的证明:
d=gcd(a,b),可得dadb,且d(ax+by)
sab的线性组合集中最小的正元素,并且对于某个x,yZ,有s=ax+by,可知sZ
q=a/s,则有r=amods=aqs=aq(ax+by)=a(1qx)+b(qy),因此r也是ab的一个线性组合,已知s是这个线性集合中的最小正整数,又0r<s,可得r=0,因此有sa,同理有sb,因此sab的公约数,所以有ds。因为对于任意x,yZ,有d(ax+by),而对于某个x,yZ,有s=ax+by,所以有ds。但dss>0,可得ds。综合dsds,得d=s,故s=gcd(a,b)。我们已知sab的线性组合集中的最小正元素,故ax+by=gcd(a,b)一定有整数解x,y,亦可知对于a,bZgcd(a,b)ax+by(x,yZ)的最小正元素

对于(a,bZ)ax+by=c有整数解的条件是gcd(a,b)c的证明:
充分性:设d=gcd(a,b),已知ax+by=d一定有整数解,设其解为(x0,y0)dc,则存在kZ,使得c=kd=k(ax+by)=a(kx)+b(ky),即解为(kx0,ky0)
必要性:因ax1+by1=cx1,y1Z,设d=gcd(a,b),有dadbd(ax1,by1),即dc

以上是本人学习过程中的一些总结,参考了算法导论,若有错误欢迎指正

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