裴蜀等式及其扩展
裴蜀等式是exgcd的骨髓,是建立在gcd,它保证了exgcd的有解性。
裴蜀等式
存在让ax+by=gcd(a,b)的x,y;
扩展
gcd(a,b)是{ax+by:x,y∈Z}的最小正元素。
证明
先设s是这个集合中最小正元素。
设
由带余除法我们可以知道会有amods=a−qs
因为s是那个集合中的元素,所以一定可以表示成
∴原式=a−q(ax+by)=a(1−qx)+b(−qy)
显而易见,我们发现amods被我们表示成ax+by的形式,其中x=(1−qx),y=−qy。都是整数,符合要求。
因此amods也是这个集合中的一个元素。
因为任意数对一个数取模,结果肯定小于那个模数,也就是0≤amods<s,而前面我们又令s是最小正元素,所以
同样的,我们可以证明s能够被
∴我们可以知道s是
又因为,
所以gcd(a,b)=s
∴得证