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스터디/정수론4

[정수론] 디오판토스 방정식 (Diophantine equation) 디오판토스 방정식 ($ax + by = c$)정수를 계수로 갖는 방정식의 정수해를 구하는 문제를 디오판토스 방정식 (또는 부정방정식)이라 한다.요즘에도 그런지 모르겠는데, 필자가 고등학생일때 수학의 정석에 간단한 경우(상황이 특수한 경우)에 소개되어있다.정수론에서 보다 일반적인 방법으로 이 방정식을 푸는 방법을 소개한다.$a, b, c \in \mathbb{Z}$이고 (적어도 하나는 $0$이 아니다.) $d=\gcd(a, b)$라 하자. 이 때,(1) 방정식 $ax + by = c$의 해가 존재하기 위한 필요충분조건은 $d \mid c$ 이다.(2) $x_0, y_0$가 $ax + by = c$의 특수해(particular solution)일 때, 일반해는 다음과 같다.\[ x = x_0 + \bigg(.. 2024. 8. 19.
[정수론] 소수와 관련된 알고리즘 (소수 판정, 에라토스테네스의 체, 오일러 피 함수) 소수, 에라토스테네스의 체, 표준분해, 오일러 피 함수소수와 합성수 (primes and composites)소수: $1$과 자기 자신만을 약수로 가지는 수이다. 영어로 prime number라 하기 때문에 보통 $p$로 표기한다.합성수: $1$보다 큰 자연수 중에서 소수가 아닌 수. 약수의 개수가 3개 이상이다.※ $1$은 소수도 아니고 합성수도 아닌 수이다. $1$을 소수로 분류하면 소인수분해가 유일하지 않기 때문인 것으로 보인다.※ 소수(prime number)의 발음은 '소쑤'이고, 소수(decimal notation)의 발음은 '소:수'이다.  $p \le \sqrt{n}$인 모든 소수 $p$에 대하여 $p$의 배수가 되는 합성수들을 모두 제거한 나머지는 모두 소수이다.따라서 $n=46$의 소수.. 2024. 8. 11.
[정수론] 약수, 배수, 최대공약수, 최소공배수와 관련된 알고리즘 공약수와 최대공약수(GCD),  공배수와 최소공배수(LCM), 유클리드의 호제법 (Euclidean Algorithm)나눗셈 정리 (Division Algorithm)임의의 정수 $a, b\ (b \neq 0)$에 대하여 $a = bq + r$, $0 \le r  파이썬 코드에서는 간단히 구할 수 있다.q = a // br = a % b 약수와 배수 (divisor and multiple)두 정수 $a, b \ (b \neq 0)$에 대하여 $b=ac$를 만족하는 정수 $c$가 존재할 때, $b$를 $a$의 배수(multiple)라 하고 $a$를 $b$의 약수(divisor) 또는 인수(factor)라 한다. 이때 "$a$는 $b$를 나눈다" 또는 "$b$는 $a$에 의하여 나누어떨어진다" 라고 하고, .. 2024. 8. 10.
[정수론] 오일러의 정리, 페르마의 소정리, 중국인의 나머지 정리, 윌슨의 정리 정수론 4대 정리: 오일러의 정리, 페르마의 소정리, 중국인의 나머지 정리, 윌슨의 정리  정수론 4대정리에 대해 간단히 정리한다. 자세한 내용이나 증명은 이후 포스팅 할 예정이다.여기서는 정리의 내용과 간단한 활용방법에 대해 알아본다.페르마의 소정리 (Fermat's little theorem)정수 $a$, 소수 $p$에 대하여 다음이 성립한다.\[ a^p \equiv p \pmod{p} \]$a$가 $p$로 나누어지지 않는 경우에(즉 $p \nmid a$, $\gcd(p, a)=1$) 다음이 성립한다.\[ a^{p-1} \equiv 1 \pmod{p} \] 역은 성립하지 않는다. 즉, 소수가 아닌 합성수 $p$인 경우에도 $a^{p-1} \equiv 1 \pmod{p}$인 경우가 존재한다.이런 $p$.. 2024. 8. 6.
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