弱Bachet 定理的乙個存在性證明

2022-02-10 05:18:37 字數 1034 閱讀 3870

bachet定理聲稱,若兩個正整數$a,b$互素,則存在整數$u,v$,使得

\begin

au+bv=1

\end

bachet定理的證明, 通常書上使用歐幾里德演算法,那是乙個構造性的證明,構造出了具體的$u,v$.但是bachet定理的乙個特殊情形不一定用到構造性的證明方法,只用到存在性的證明就足夠了.下面,我來給出弱bachet定理存在性的證明.

我先證明引理1:

若正整數$a$是乙個素數,則對於集合$\$中的任何乙個元素$m$來說,都存在該集合中的唯一的乙個元素$n$,使得

\begin

mn\equiv 1 \mod a

\end

證明:證明請參見我的博文乙個有限域的例子的最後一部分.那個證明是存在性的證明,不是構造性的.

利用引理1很容易證明下面的弱bachet定理:

若正整數$a$是乙個素數,且正整數$b$不是$a$的倍數,則存在整數$p,q$,使得

\begin

pb+qa=1

\end

這是因為,$b$不是$a$的倍數,所以$b$關於模$a$的非負的最小剩餘在集合$\$裡,設該非負的最小剩餘為$t$,即$t\in\$,且

\begin\label

b\equiv t \mod a

\end

由引理1可知,存在$\$裡的唯一元素$n$,使得

\begin

tn\equiv 1\mod a

\end

結合\ref,再根據同餘的性質可知

\begin

bn\equiv tn \equiv 1 \mod a

\end

即$bn+ak=1$,其中$k$是乙個整數.$\box$

注:如要再進一步把弱bachet定理推廣成bachet定理,同時避免用到歐幾里德演算法,實在已經非本人能力所及了.就此打住吧.

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