Китайская теорема об остатках
Китайская теорема об остатках (КТО) является очень древней находкой математики, которой около 2000 лет.
КТО утверждает, что система уравнений имеет единственное решение по модулю
тогда и только тогда, когда
и
взаимно просты. Кроме того, она дает простой метод нахождения этого решения. Например, система
будет иметь решением
. Легко проверить, что это число будет решением данной системы уравнений. Но как оно было найдено?
Так как , то
. С другой стороны,
. Поэтому
или
. Поскольку НОД
=НОД
, можем решить последнее уравнение относительно
. Имеем
, следовательно,
. Поэтому
. Тогда
.
Приведем общую схему решения системы двух уравнений, так как такая система имеет важное значение. Предположим, что числа и
взаимно просты и дана система уравнений
Сначала определим
. Это сделать можно в силу предположения о взаимной простоте чисел
и
. Затем вычисляем
. Решение по модулю
задается формулой
. Чтобы убедиться в верности метода, сделаем проверку
,
.
В общем случае КТО посвящена системе из более чем двух уравнений. Пусть и
- числа, причем все
взаимно просты. Нужно найти такой элемент
,
, что
для всех
. КТО гарантирует существование и единственность решения и дает ответ:
, где
,
.
Пример. Решить систему уравнений
Решение. Числа 7, 11, 13 взаимно простые, поэтому . Согласно выше изложенному методу
,
,
,
,
,
. Пользуясь формулой, получаем решение:
.