第3章 同餘式 -《信息安全數學基礎》

1、基本概念及一次同餘式:

一、同餘式的基本概念

定義1.1:

設m是一個正整數,f(x)爲多項式f(x) = anxn + ··· + a1x + a0,其中ai是整數,則f(x) ≡ 0(mod m)(*)叫作模m同餘式html

若an  0(mod m),則n叫作f(x) 的次數,記爲degf。此時 * 式又叫作模m的n次同餘式算法

若是整數x = a使得 * 式成立,即f(a) ≡ 0(mod m)則a叫作該同餘式 * 的解。安全

事實上,知足x ≡ a(mod m)的全部整數使得同餘式 * 成立,即a所在剩餘類Ca = { c | c ∈ Z,c ≡ a(mod m)}中的每一個剩餘都使得同餘式 * 成立,所以,同餘式 * 的解a一般寫成x ≡ a(mod m)。優化

在模m的徹底剩餘系中,使得同餘式 * 成立的剩餘個數叫作同餘式 * 的解數spa

同餘式求解的基本思路:

  1. 求解歸約(f(x)(mod m)<=== f(x)(mod pα)<=== f(x)(mod p));
  2. 解的存在性(如定理1.1);
  3. 解的個數(如定理1.3,4.4,4.5);
  4. 具體求解(定理2.1,定理4.1)。

二、一次同餘式

一次同餘式求解的基本思路:

(a,m)= 1,ax ≡ 1(mod m)===> (a,m)= 1,ax ≡ b(mod m)===> ax ≡ b(mod m)03d

定理1.1:

設m是一個正整數,a是知足m  a的整數,則一次同餘式ax ≡ 1(mod m)(*)有解的充分必要條件是(a,m)= 1。並且,當同餘式 * 有解時,其解是惟一的。htm

定義1.2:

設m是一個正整數,a是一個整數。若是存在整數a'使得a · a' ≡ a' ` a ≡ 1(mod m)成立,則a叫作模m可逆元blog

根據定理1.1,在模m的意義下,a'是惟一存在的。這是a'叫作a的模m逆元,記做a' = a-1(mod m)。遞歸

所以,在定理3.1的條件下,同餘式(*)即ax ≡ 1(mod m)的解可寫成x ≡ a-1(mod m)。get

定理1.2:

設 m 是一個正整數,則整數 a 是模 m簡化剩餘的充要條件是整數 a 是模 m 逆元。

定理1.3:

 

2、中國剩餘定理:

一、中國剩餘定理:「物不知數」與韓信點兵

 

定理2.1:

二、兩個方程的中國剩餘定理

定理2.2:

定理2.3:

三、中國剩餘定理之構造證實

 

四、中國剩餘定理之遞歸證實

 

五、中國剩餘定理之應用 —— 算法優化

例2.1:

例2.2:

例2.3:

定理2.4:

命題2.1:

推論:

 

3、高次同餘式的解數及解法:

一、高次同餘式的解數

定理3.1:

二、高次同餘式的提高

定理3.2:

三、高次同餘式的提高 —— 具體應用

例3.1:

 

 

4、素數模的同餘式:

一、素數模的多項式歐幾里得除法

引理4.1(多項式歐幾里得除法):

設f(x) = anxn + ··· + a1x + a0爲n次整係數多項式,g(x) = xm + ··· + b1x + b0爲m ≥ 1次首一整係數多項式,則存在整係數多項式q(x)和r(x)使得f(x) = q(x) · g(x) + r(x),deg r(x) < deg g(x)。

二、素數模的同餘式的簡化

定理4.1:

同餘式與一個次數不超過p - 1的模p同餘式等價。 

三、素數模的同餘式的因式分解

定理4.2:

設1 ≤ k ≤ n。若是x ≡ ai(mod p),i = 1,···,k,是同餘式的k個不一樣解,則對任何整數x,都有f(x) ≡ fk(x) · (x - a1) · ··· ·(x - ak)(mod p),其中fk(x)是n - k次多項式,首項係數是an

定理4.3:

四、素數模的同餘式的解數估計

定理4.4:

同餘式的解數不超過它的次數。

推論:

次數 < p的整係數多項式對全部整數取值模p爲0的充要條件是其係數被p整除。

定理4.5:

設p是一個素數,n是一個正整數,n ≤ p。那麼同餘式f(x) = xn + ··· + a1x + a0 ≡ 0(mod p)有n個解得充分必要條件是xp - x被f(x)除所得餘式的全部係數都是p的倍數。

推論:

設p是一個正整數,d是p - 1的正因數,那麼多項式xd - 1模p有d個不一樣的根。

 

上一篇:

http://www.noobyard.com/article/p-yvtxgcbt-oa.html