浅谈我对(扩展)中国剩余定理的理解

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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 x x ,满足:
x c 1 ( m o d   m 1 ) x≡c1(mod~m1)
x c 2 ( m o d   m 2 ) x≡c2(mod~m2)

x c k ( m o d   m k ) x≡ck(mod~mk)

i j , ( m i , m j ) = 1 ∀i≠j,(mi,mj)=1

x x 的通解形式。

M = m i , M i = M m i , t i = M i 1 ( m o d   m i ) M=\prod mi,Mi={M \over mi},ti=Mi^{-1}(mod~mi)
x M i t i c i ( m o d   M ) x≡\sum Mi*ti*ci(mod~M)

这个怎么理解?

对一个确定的 M i t i Mi*ti ,我们让它 m o d mod 一下 m i mi ,肯定等于1, m o d   m j ( 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 c 1 ( m o d   m 1 ) x≡c1(mod~m1)
x c 2 ( m o d   m 2 ) x≡c2(mod~m2)

m 1 , m 2 m1,m2 不一定互质,求是否有解?有解的话,通解形式是什么?

x = c 1 + a m 1 x=c1+a*m1
x = c 2 + b m 2 x=c2+b*m2

c 1 + a m 1 = c 2 + b m 2 c1+a*m1=c2+b*m2
c 2 c 1 = a m 1 b m 2 c2-c1=a*m1-b*m2

t = ( m 1 , m 2 ) t=(m1,m2) ,根据扩展欧几里得那一套, t ( c 2 c 1 ) t|(c2-c1) 才会有解。

( c 2 c 1 ) / t = a m 1 / t b m 2 / t (c2-c1)/t=a*m1/t-b*m2/t

对整个式子 m o d ( M / m 1 = m 2 / t ) mod (M/m1=m2/t) y m 2 / t y*m2/t 就没有了。

( c 2 c 1 ) / t = a m 1 / t ( m o d   M m 2 / t ) (c2-c1)/t=a*m1/t(mod~{M\over m2/t})
a = ( i n v ( m 1 / t , m 2 / t ) ( c 2 c 1 ) / t   m o d   ( m 2 / t ) ) a=(inv(m1/t,m2/t)*(c2-c1)/t~mod~(m2/t))

A n s = a m 1 + c 1 Ans=a*m1+c1

#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);
}

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