中国剩余定理计算器
求解模数两两互质的三个联立同余方程。
求解同余方程组
在各个正模数旁输入对应的整数余数。
关于中国剩余定理计算器
中国剩余定理通常缩写为 CRT,可将多个模运算条件合并为一个解。例如 x ≡ 2(模 3)表示 x 除以 3 的余数为 2。本计算器接收三个这样的方程,找出同时满足所有方程的最小非负整数。
经典定理要求模数两两互质,即任意一对模数的最大公约数都是一。在此条件下,以所有模数的乘积为模,恰有一个解。模数为 3、5、7 时,乘积为 105。若最小解为 23,则 23、128、233,以及通过加减 105 得到的所有整数,都满足同一方程组。
构造算法先将所有模数相乘,得到 M。对于每个方程,将 M 除以该方程的模数,得到部分乘积。由于模数两两互质,该部分乘积在被除去的模数下存在乘法逆元。将每个余数、部分乘积和逆元相乘,可构造出满足一个同余条件、在其他模数下余数为零的项。把这些项相加,再对 M 取模,即得到答案。
CRT 的用途远不止教科书中的数论。它可用于高效大整数运算、密码学实现、编码理论、日历周期、轮班安排、计算机代数和由余数重建数值。当复杂运算可以拆分为多个模数下较小且独立的运算,再合并结果时,这一定理尤其有用。
请输入整数余数和大于一的模数。余数可以为负,也可以大于模数,因为取模运算会自动将其规范化。本版本明确要求模数两两互质,以符合经典定理并保证唯一剩余类。不互质的模数有时也能组成可解方程组,但需要额外的相容性检查,不在本计算器的处理范围内。请将结果分别除以每个模数,检查所得余数,以验证答案。
中国剩余定理示例
每行将三个同余条件合并为一个剩余类。
| 同余条件 | 解 | 说明 |
|---|---|---|
| 2 mod 3;3 mod 5;2 mod 7 | 23 mod 105 | 二十三除以三个模数时,得到指定的三个余数。 |
| 1 mod 4;2 mod 5;3 mod 7 | 17 mod 140 | 两两互质的模数相乘得到 140。 |
| 0 mod 2;1 mod 3;4 mod 5 | 4 mod 30 | 四是同时满足所有条件的最小非负解。 |
如何求解同余方程
- 输入第一个同余方程的整数余数和模数。
- 输入第二组和第三组余数与模数。
- 确认任意一对模数的最大公约数都是一。
- 点击“求解同余方程”,求出唯一剩余类。
- 将答案分别对各个输入模数取模,验证结果。
中国剩余定理常见问题
两两互质是什么意思?
任意两个不同模数的最大公约数必须为一。模数本身不必是质数。
为什么有无穷多个解?
定理确定的是以所有模数乘积为模的一个剩余类。加上该乘积的任意整数倍,都不会改变各个余数。
余数可以大于模数吗?
可以,它会化为等价的标准余数。例如,模五下的余数八与余数三等价。
定理可以使用负余数吗?
可以,负余数表示有效的剩余类,能够规范化。显示的答案是最小非负代表元。
模数不互质时会怎样?
只有重叠的同余条件相容时才可能有解。本计算器遵循经典的两两互质定理,会提示不支持此类方程组。
如何验证 CRT 的解?
将显示的解除以每个模数,检查余数。各余数应与对应输入经过取模规范化后的结果一致。