Galeria zdjęć interaktywnych
Polecenie 1
Zapoznaj się z algorytmem Euklidesa, a następnie zobacz, jak można go wykorzystać do znajdowania rozwiązań równania diofantycznego.
Grafika pierwsza przedstawia Algorytm Euklidesa. Algorytm ten służy do obliczenia NWD, czyli największego wspólnego dzielnika dwóch liczb całkowitych. Pamiętaj, że największy wspólny dzielnik możesz też wyznaczyć, korzystając z rozkładów liczb i na czynniki pierwsze. Aby obliczyć , gdzie wykonujemy kolejno następujące kroki. Krok pierwszy: Dzielimy z resztą liczbę a przez liczbę b. Zapisujemy w postaci: . Następnie mamy dwie możliwości, pierwsza to jeśli to . Druga możliwość to jeśli r jest różne od zera, to przypisujemy liczbie a wartość liczby b, liczbie b wartość otrzymanej reszty, a następnie wykonujemy ponownie punkt 1 i powtarzamy schemat.
Grafika pierwsza przedstawia Algorytm Euklidesa. Algorytm ten służy do obliczenia NWD, czyli największego wspólnego dzielnika dwóch liczb całkowitych. Pamiętaj, że największy wspólny dzielnik możesz też wyznaczyć, korzystając z rozkładów liczb i na czynniki pierwsze. Aby obliczyć , gdzie wykonujemy kolejno następujące kroki. Krok pierwszy: Dzielimy z resztą liczbę a przez liczbę b. Zapisujemy w postaci: . Następnie mamy dwie możliwości, pierwsza to jeśli to . Druga możliwość to jeśli r jest różne od zera, to przypisujemy liczbie a wartość liczby b, liczbie b wartość otrzymanej reszty, a następnie wykonujemy ponownie punkt 1 i powtarzamy schemat.Grafika druga przedstawia przykład pierwszy. Treść przykładu brzmi: Rozwiąż równanie diofantyczne . Najpierw obliczmy największy wspólny dzielnik liczb i . Zrobimy to korzystając z algorytmu Eulkidesa. Krok pierwszy: Dzielimy z resztą liczbę przez liczbę . Zapisujemy w postaci: < . W naszym przypadku równanie ma postać: . Ponieważ , to przypisujemy liczbie wartość liczby , liczbie wartość otrzymanej reszty, a następnie wykonujemy ponownie punkt 1. z algorytmu Euklidesa. Zatem otrzymujemy: . Następnie zapisujemy: i ostatecznie otrzymujemy: , zatem . Ponieważ , to największy wspólny dzielnik liczb i jest równy . A zatem . Równanie diofantyczne postaci , gdzie , i to liczby całkowite, ma rozwiązania , gdzie i są liczbami całkowitymi wtedy i tylko wtedy, gdy największy wspólny dzielnik liczb i jest dzielnikiem liczby . jest dzielnikiem , więc równanie ma rozwiązanie.
Grafika druga przedstawia przykład pierwszy. Treść przykładu brzmi: Rozwiąż równanie diofantyczne . Najpierw obliczmy największy wspólny dzielnik liczb i . Zrobimy to korzystając z algorytmu Eulkidesa. Krok pierwszy: Dzielimy z resztą liczbę przez liczbę . Zapisujemy w postaci: < . W naszym przypadku równanie ma postać: . Ponieważ , to przypisujemy liczbie wartość liczby , liczbie wartość otrzymanej reszty, a następnie wykonujemy ponownie punkt 1. z algorytmu Euklidesa. Zatem otrzymujemy: . Następnie zapisujemy: i ostatecznie otrzymujemy: , zatem . Ponieważ , to największy wspólny dzielnik liczb i jest równy . A zatem . Równanie diofantyczne postaci , gdzie , i to liczby całkowite, ma rozwiązania , gdzie i są liczbami całkowitymi wtedy i tylko wtedy, gdy największy wspólny dzielnik liczb i jest dzielnikiem liczby . jest dzielnikiem , więc równanie ma rozwiązanie.Grafika trzecia pokazuje jak można znaleźć rozwiązanie . Odwracamy algorytm Euklidesa: Z równania wyznaczamy . Zapisujemy . Z równania Z równania wyznaczamy i podstawiamy do powyższego równania. wyznaczamy i podstawiamy do powyższego równania. Zatem zapisujemy: . Następnie opuszczamy nawias i upraszczamy zapis
Grafika trzecia pokazuje jak można znaleźć rozwiązanie Grafika czwarta. Otrzymaliśmy rozwiązanie x 0 , y 0 = 45 , 120 . Na podstawie poznanych wzorów możemy obliczyć inne przykładowe rozwiązania ( x , y ) , gdzie x ∈ ℤ i y ∈ ℤ . x = x 0 + b d ⋅ t , t ∈ ℤ y = y 0 − a d ⋅ t , t ∈ ℤ . Korzystając z poznanego twierdzenia, wiemy że:
Jeśli parax 0 , y 0 jest rozwiązaniem równania diofantycznego postaci a x + b y = c , gdzie a , b i c są liczbami całkowitymi oraz jeśli d jest największym wspólnym dzielnikiem licz a i b , to każde rozwiązanie możemy obliczyć z podanego wzoru.
Grafika czwarta. Otrzymaliśmy rozwiązanie Jeśli para
Jeśli para
Grafika piąta. Przyjmijmy t = − 1 . Podstawiając do wzoru otrzymane wcześniej dane, otrzymujemy: a = 600 , b = - 224 , d = 8 , x 0 = 45 , y 0 = 120 . Wtedy x = 45 + − 224 8 ⋅ − 1 = 73 y = 120 − 600 8 ⋅ − 1 = 195 . Sprawdźmy czy para 73 , 195 spełnia równanie. L = 600 ⋅ 73 − 224 ⋅ 195 = 43800 − 43680 = 120 = P , czyli L = P . A zatem para 73 , 195 jest rozwiązaniem równania diofantycznego 600 x − 224 y = 120 .
Grafika piąta. Przyjmijmy Grafika szósta. Przyjmijmy t = 1 . Podstawiając do wzoru otrzymane wcześniej dane, otrzymujemy: a = 600 , b = - 224 , d = 8 , x 0 = 45 , y 0 = 120 . Wtedy x = 45 + − 224 8 ⋅ 1 = 17 y = 120 − 600 8 ⋅ 1 = 45 . Sprawdźmy czy para 17 , 45 spełnia równanie. L = 600 ⋅ 17 − 224 ⋅ 45 = 10200 − 10080 = 120 = P czyli L = P . A zatem para 17 , 45 jest rozwiązaniem równania diofantycznego 600 x − 224 y = 120 .
Grafika szósta. Przyjmijmy Polecenie 2
Rozwiąż równanie diofantyczne
.98 x + 42 y = 70 Korzystając z algorytmu Euklidesa, wyznacz rozwiązanie
, gdziex 0 , y 0 ix 0 ∈ ℤ .y 0 ∈ ℤ Następnie dla
wyznacz przykładowe rozwiązaniat = 2 , gdziex , y ix ∈ ℤ .y ∈ ℤ
N W D 98, 42 = d 98 = 42 · 2 + 14 42 = 14 · 3 + 0 id = 14 , więc istnieją rozwiązania całkowite tego równania.14 | 70 14 = 98 - 42 · 2 98 · 1 + 42 · - 2 = 14 | · 5 98 · 5 + 42 · - 10 = 70 ,x 0 = 5 y 0 = - 10 dla
t = 2 x = 5 + 42 14 · 2 = 5 + 6 = 11 y = - 10 - 98 14 · 2 = - 10 - 14 = - 24 ,x = 11 y = - 24
Odpowiedź: