10.2.3 剩余定理的原文

10.2.3 剩余定理的原文

《算术研究》第36节针对单个原模A,论述数α的定义。以B,C,D等字样,表示论及其他模。涉及年序学的数例则只提三个模,我们不再处处说明了。原文是:

当所有的模A,B,C,D等两两互素时,使用下列方法通常更为优越。确定一个数α,相对于模A与1同余,相对于其他模的乘积与0同余。这就是说,α是由式子1/BCD等(mod A)的一个值(最好是最小值),用BCD等所乘(参见第32节)。类似地,令β≡1(mod B)和≡0(mod ACD etc.),γ≡1(mod C)和≡0(mod ABD etc.),等等。于是,如果我们要寻找z,它与分别相对于模A,B,C,D等的余数a,b,c,d等同余,我们能够记作

z≡αa+βb+γc+δd etc.(mod ABCD etc.)。

显然,αa≡a(mod A),并且其余的βb,γc等 都≡0(mod A),所以z≡a(mod A)。同样的论证对其他模也成立。当我们要解更多的同类型问题,对模值不变的A,B,C,D等,值α,β,γ等具有恒值时,这种解作为模板是个首选。这个用法起源于年序学问题,在确定儒略年时的小纪、黄金数和太阳循环周期为已知。这里A=15,B=19,C=28,所以,因式子1/(19×28)(mod 15)或1/532(mod 15)的值是13,α就是6916。采用同样方法,我们求得β为4200,γ为4845,我们所求的数是6916a+4200b+4845c的最小余数。这里A是小纪,B是黄金数,C是太阳循环周期。

第36节的要点是,一个数z与分别相对于模A,B,C,D等的余数a,b,c,d等同余。需要对每个原余数a,b,c,d等各伴随一个特殊的数α,β,γ,δ等,相加成形如αa+βb+γc+δd的总余数。这样,所寻找的z,与相对于原模A,B,C,D的各余数a,b,c,d同余,也与相对于总模ABCD的总余数αa+βb+γc+δd同余。而原模A,B,C,D两两互素,保证直接相乘得到总模ABCD。

我们称α,β等特殊数为伴随数,从而称之为以伴随数为特征的剩余定理。

依照现代数论教科书习惯,可表达如下:

剩余定理 寻找z,它与分别相对于两两互素模A,B,C,D等的余数a,b,c,d等同余,即有一次同余式组

z≡a(mod A)≡b(mod B)≡c(mod C)≡d(mod D)。

如果有如下数:

α≡1(mod A)≡0(mod B)≡0(mod C)≡0(mod D),

β≡0(mod A)≡1(mod B)≡0(mod C)≡0(mod D),

γ≡0(mod A)≡0(mod B)≡1(mod C)≡0(mod D),

δ≡0(mod A)≡0(mod B)≡0(mod C)≡1(mod D),

其中α的值是由相关同余式

(BCD等)x≡1(mod A)

的一个解(最好是最小值),再用BCD等所乘得。我们有

z≡αa+βb+γc+δd等(mod ABCD等)。

我们关注的重点在于:高斯对剩余定理究竟说了些什么,并且是怎样说的。

第36节叙述篇幅不长,内容丰富。大量准备工作则安排在36节之前。

《算术研究》第31节中介绍了一种同余式根的标识方法:

以方程ax=b的解能够表示为b/a,同样,我们会用b/a指明同余式ax≡b的根,并把它与同余的模放在一起加以标识。这样,例如,19/17(mod 12)记任何数≡11(mod 12)。

在讨论一元一次方程17x=19的根时,可以不解出具体值,只标识相关数据,如记x=19/17,就能指出这个根了。在讨论同余式的根时,也就不具体解出值,只标识系数、常数,连同相关模就可以了。

例如,同余式17x≡19(mod 12)的解,标识成19/17(mod 12)。当然,真正的值还是要另行计算的。

在第36节中,用到三次根标识,列表以供对照(表10.1):

表10.1 根标识对照表