二元一次不定方程系数不互质的通解怎么求

2024-12-21 18:52:43
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当二元一次不定方程ax+by=c可解时,它有负整数解的条件.得到了如下这个结论:设a,b都为正整数,c为负整数,(a , b)=1,那么当c<-(ab-a-b)时,二元一次不定方程ax+by=c (1)有负整数解,负整数解的个数等于-[c/(ab)]-1或-[c/(ab)],当c≥ab-a-b时,2元1次不定方程(1)无负整数解.
二元一次方程;互质;最大公约数;整数解
不定方程整数解的问题,由来已久,早在五世纪末,我国数学家张丘建著的《算径>中就有号称世界名题“百鸡问题” 本问题记载于中国古代约5—6世纪成书的《张邱建算经》中,是原书卷下第38题,也是全书的最后一题:“今有鸡翁一,值钱伍;鸡母一,值钱三;鸡鶵三,值钱一。凡百钱买鸡百只,问鸡翁、母、鶵各几何?答曰:鸡翁四,值钱二十;鸡母十八,值钱五十四;鸡鶵七十八,值钱二十六。又答:鸡翁八,值钱四十;鸡 母十一,值钱三十三,鸡鶵八十一,值钱二十七。又答:鸡翁十二,值钱六十;鸡母四、值钱十二;鸡鶵八十 四,值钱二十八。”该问题导致三元不定方程组,其重要之处在于开创“一问多答”的先例,这是过去中国古算书中所没有的。而解多元不定方程的基础是解二元一次不定方程,所有下面就是讨论二元一次不定方程整数解的方法。

1二元一次不定方程的定义及定理
1.1二元一次不定方程定义
如果一个方程含有两个未知数,并且所含未知项的次数是1,那么这个整式方程就叫做二元一次方程,有无穷个解,若加条件限定有有限个解。二元一次方程的一般形式:ax+by+c=0其中a、b不为零。这就是二元一次方程的定义。x+y=1是一个典型的二元一次不定方程
1. 2二元一次方程有关定理 定理1 设二元一次不定方程 ax+by=c(1)
(其中a,b,c是正整数,且a,b都不是0)有一整数解x= x0,,y= y0;又设(a,b)=d,a=a d,b=b d,则(1)的一切解可以表成 x=x

-b t,y=y
+at
其中t=0,±1,±2,…
定理2 (1)式有整数解的充分与必要条件是(a,b)|c. 证 因为x0,y0是方程①的整数解,当然满足
ax0+by0=c, ②
因此
a(x0-bt)+b(y0+at)=ax0+by0=c.
这表明x=x0-bt,y=y0+at也是方程①的解. 设x',y'是方程①的任一整数解,则有
ax'+bx'=c. ③
③-②得
a(x'-x0)=b'(y'-y0). ④
由于(a,b)=1,所以a|y'-y0,即y'=y0+at,其中t是整数.将y'=y0+at代入④,即得x'=x0-bt.因此x', y'可以表示成x=x0-bt,y=y0+at的形式,所以x=x0-bt,y=y0+at表示方程①的一切整数解,命题得证.

有了上述定理,求解二元一次不定方程的关键是求它的一组特殊解.
2二元一次不定方程的解法
2.1二元一次方程的解
使二元一次方程两边相等的一组未知数的值,叫做二元一次方程的一个解. 对二元一次方程的解的理解应注意以下几点:
①一般地,一个二元一次方程的解有无数个,且每一个解都是指一对数值,而不是指单独的一个未知数的值;
②二元一次方程的一个解是指使方程左右两边相等的一对未知数的值;反过来,如果一组数值能使二元一次方程左右两边相等,那么这一组数值就是方程的解; ③在求二元一次方程的解时,通常的做法是用一个未知数把另一个未知数表示出来,然后给定这个未知数一个值,相应地得到另一个未知数的值,这样可求得二元一次方程的一个解。
2.2辗转相除
研究二元一次不定方程,要解决下面三个问题:
1.整数解的存在问题。这一问题见《初等数论》定理。方程ax+by=c(a、b、c均为整数,ab≠0)有整数解的充要条件是:(a,b)/c。这一定理充分性的证明就是用辗转相除法求出方程整数解的过程,这就解决了方程ax+by=c,(a,b)/c时有整数解的问题。否则,当(a,b)×c时(×不能整除),不定方程无整数解。
2.整数解的个数问题。不定方程有整数解,则它有无穷多个解,并且它的无穷多个解可以用二元一次不定方程的通解公式表示。即定理2。设不定方程ax+by=c,[a,b,c为整数,且(a,b)=1]有一个整数解(x0,y0)则它的全部整数解可表示 x=x +bt x=x
-bt
y=y
-at 或 y=y
+at (t为任意整数) 3.求出全部整数解。从二元不定方程的通解公式中可以看出,求二元一次不定方程的整数解的关键就是求出它的一个特解(x0,y0)。