【数学】整除

开数论坑了TAT

本文介绍整除、最小公倍数、最大公约数和扩展欧几里得算法等基础知识。

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基本概念与性质

  • 偶数、奇数
  • mod  :a=qb+r,0≤r<∣b∣≠0\mod: a=qb+r,0\leq r<|b|\neq 0,记作r=amod  br=a\mod b
  • a∣b,a∣c⇒∀x,y,a∣bx+cya|b,a|c\Rightarrow \forall x,y,a|bx+cy ,aa 称公因子,最大的记作gcd⁡(a,b)\gcd(a,b)(对应有最小公倍数lcm(a,b)lcm(a,b))。
  • a∣b,b∣c⇒a∣ca|b,b|c\Rightarrow a|c
  • m≠0,a∣b⇔ma∣mbm\neq 0,a|b\Leftrightarrow ma|mb
  • a∣b,b∣a⇒a=±ba|b,b|a\Rightarrow a=\pm b
  • a∣b,b≠0⇒∣a∣≤∣b∣a|b,b\neq 0\Rightarrow |a|\leq |b|
  • a∣m,b∣m⇒lcm(a,b)∣m;d∣a,d∣b⇒d∣gcd⁡(a,b)a|m,b|m\Rightarrow lcm(a,b)|m;d|a,d|b\Rightarrow d|\gcd(a,b)
  • ab=gcd⁡(a,b)×lcm(a,b)ab=\gcd(a,b)\times \text{lcm}(a,b)
  • m,a,b∈N+,lcm(ma,mb)=m×gcd⁡(a,b)m,a,b\in N^+,\text{lcm}(ma,mb)=m\times \gcd(a,b)

辗转相除法(欧几里得算法)

a=qb+r,0≤r<∣b∣≠0,gcd⁡(a,b)=gcd⁡(b,r)a=qb+r,0\leq r<|b|\neq 0,\gcd(a,b)=\gcd(b,r)

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ll gcd(ll a, ll b) { return b == 0 ? a : gcd(b, a % b); }

扩展欧几里得:

gcd⁡(a,b)=xa+yb\gcd(a,b)=xa+yb ,求解x,yx,y 。

推论:gcd⁡(a,b)=1⇔a,b互素⇔存在xa+by=1\gcd(a,b)=1\Leftrightarrow a,b互素\Leftrightarrow 存在xa+by=1

算法计算次数:拉梅定理(咕咕咕)

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// 扩展欧几里得:ax+by=gcd(a,b)=d
void exgcd(ll a, ll b, ll &d, ll &x, ll &y)
{
if (!b)
{
x = 1, y = 0, d = a;
return;
}
exgcd(b, a % b, d, y, x);
y -= a / b * x;
}