线性丢番图方程组
策略
一般策略是将多个方程参数化减少到一个方程,然后以解决方程使用的技术从在wiki单一线性不定方程.更具体地说,策略如下:
化求解线性不定方程的系统:
- 关闭问题转化为一个涉及丢番图方程的系统(如果它是一个字的问题)。
- 进行如在一般的线性系统:经由替代消除变量,加/减方程的倍数,或使用矩阵这些技术的一些更正式的版本。获得在一定数目的变量的单个线性方程式。
- 查找使用标准的数论技术,方程的一般参数解决方案。
- 把这个解代回其他方程,解出剩下的变量。
- 如果问题规定了该解决方案的限制(例如,最常见的所有的未知都必须为非负整数),发现导致解决方案满足这些限制的参数值。
下面的例子演示了动作中的过程:
没有限制的丢番图系统
下面的例子中,除了变量必须是整数外,对变量的取值没有任何限制:
求方程组的所有整数解
解决方案1:
消除一个变量,说 .自从 由第二个方程,代入第一个方程得到 所以 ,而代在后面 公式给出了 解是这种形式的 , 为了 任何整数。方案2:
操纵方程来消除一个变量,说 .乘以11的第一个方程和乘以6的第二个方程,然后添加得到 自从 通过检验,这个方程的解是这个形式的吗 为了 一个整数。 如果数字更大,检查可能会更成问题;生成初始解决方案的另一种方法是考虑。 MOD 要得到 MOD 等。 现在,替代回第一个方程得到 因此,所有的解决方案的形式为 整数 .
带约束的丢番图系统
从方程题来经常有变量加以限制,例如所有的解决方案必须是正整数。一旦所有的解决方案进行了说明,这通常会导致一些不平等的参数必须满足。下面是一个简单的例子:
有多少种方法就在那儿 从 硬币,每个都是四分之一,硬币,或镍?
让 是小区,硬币,和镍的数量,分别。然后
写作 代入第一个方程得到 ,这减少了
自从 是一个解决方案,所有的解决方案是由给定 对于一些整数 .在这种情况下 ,所以一般的解决方案是 .
由于所有的号码必须是非负的,我们有分别, 那 , .最后一个不平等可以归结为 的可接受值 是 .这就得到了总数 解决方案。