【整数】1次不定方程式〜合同式(mod)利用〜【裏技】

整数

今回は、1次不定方程式の合同式を利用した解き方を解説します。

わか
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この記事は、「わか」が執筆しています。

私「わか」(https://twitter.com/wakkachan2019)は、国立大学数学科を卒業後、数学教育に10年以上関わっています。

この記事を読むと

・1次不定方程式の合同式(mod)を使った解き方

・1次不定方程式を、素早く解く方法

がわかります。

1次方程式についての基本は、以下の記事で解説しています。

合同式に関しての解説は、以下の記事を参考にしてください。

1次方程式を合同式(mod)を使って解く〜3つの例題〜

合同式の式変形の際、以下のコツを使うと素早く解けます。

1.今までの式を、足したり引いたりして、xの係数を「1」にする

2.両辺わって、xの係数を「1」にする(※互いに素であることを確認する)

例題1

例題1

$$5x+3y=1 ・・・①$$

3yは3で割り切れるので

$$5x\equiv1\pmod3 ・・・②$$

5は3で割ると、2余るので

$$2x\equiv1\pmod3 ・・・③$$

②ー③×2をして

$$x\equiv-1\pmod3$$

xは3で割ったとき、 −1余るので

$$x=3k-1$$

これを①に代入して

$$5(3k-1)+3y=1$$

$$y=-5k+2$$

よって

$$x=3k-1 , y=-5k+2$$

例題2

例題2

$$19x+21y=34 ・・・①$$

19xは19で割り切れるので

$$21y\equiv34\pmod{19}$$

21は19で割ると2余る、34は19で割ると-4余るので

$$2y\equiv-4\pmod{19}$$

「2」と「19」は互いに素なので、両辺2で割って

$$y\equiv-2\pmod{19}$$

yは19で割ると−2余るので

$$y=19k-2$$

これを①に代入して

$$19x+21(19k-2)=34$$

$$19x+21\cdot19k-42=34$$

$$19x=21\cdot19k+76$$

$$x=21k+4$$

よって

$$x=21k+4、y=19k-2$$

例題3

例題3

$$71x+32y=3 ・・・①$$

32yは32で割り切れるので

$$71x\equiv3\pmod{32}$$

71は32で割ると7余るので

$$7x\equiv3\pmod{32}$$

\(3\equiv35\pmod{32}\)より

$$7x\equiv35\pmod{32}$$

「7」と「32」は互いに素より、両辺7で割って

$$x\equiv5\pmod{32}$$

$$x=32k+5$$

これを①に代入して

$$71(32k+5)+32y=3$$

$$71\cdot32k+355+32y=3$$

$$32y=-71\cdot32k-352$$

$$y=-71k-11$$

よって

$$x=32k+5、y=-71k-11$$

以上で、1次方程式を「合同式(mod)」を使って解く方法の解説終わります。

2022共通テストの不定方程式解説はコチラ

一次不定方程式のポイント解説はコチラ

わか
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少しでも参考になれば幸いです。ありがとうございました。

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