二元一次不定方程的解法总结与例题 .docx
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1、精品名师归纳总结探究二元一次不定方程( Inquires into the dual indefinite equation)冯晓梁( XiaoLiang Feng ) (江西科技师范学院数计学院 数一班330031)【摘 要】 : 二元一次不定方程是最简洁的不定方程, 一些复杂的不定方程经常化为二元一次不定方程问题加以解决。我们争论二元一次方程的整数解。The dual indefinite equation is the simple the indefinite equation, some complex indefinite equations change into the dua
2、l indefinite equation question to solve frequently. We discuss the dual linear equation the integer solution.【关键字】: 二元一次不定方程初等数论 整数解( Dual indefinite equationPrimary theory of numbersInteger solution)二元一次方程的概念:含有两个未知数,并且未知项的次数是1 的方程叫做二元一次方程。一个方程是二元一次方程必需同时满意以下条件。等号两边的代数式是整式。具有两个未知数。未知项的次数是1。如:2x-3y=
3、7 是二元一次方程,而方程 4xy-3=0 中含有两个未知数,且两个未知数的次数都是 1,但是未知项 4xy 的次数是 2,所以,它是二元二次方程,而不是二元一次方程。定理 1. 形如不同时为零 的方程称为二元一次不定方程。1二元一次方程的解和解二元一次方程:能使一个二元一次方程两边的值相等的未知数的一组值叫做这个方程的一个解,但如对未知数的取值附加某些限制,方程的解可能只有有限个。通常求一个二元一次方程的解的方法是用一个未知数的代数式表示另一个未知数,如 x-2y=3 变形为 x=3+2y,然后给出一个 y 的值就能求出 x 的一个对应值, 这样得到的 x、y 的每对对应值,都是 x-2y=
4、3 的一个解。定理 2. 方程有解的充要是。2如,且为的一个解,就方程的一切解都可以表示成:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结(t 为任意整数)定理 2 的扩展.元一次不定方程, 有解的充要条件是.方法与技巧:1. 解二元一次不定方程通常先判定方程有无解。如有解,可先求一个特解,从而写出通解。当不定方程系数不大时,有时可以通过观看法求得其解,即引入变量,逐步减小系数,直到简洁得其特解为止。2. 解 元一次不定方程时,可先顺次求出,. 如,就方程无解。如|,就方程有解,作方程组:求出最终一个方程的一切解, 然后把的每一个值代入倒数其次个方程,求出它的一切解,这样下去即可得方程的一切
5、解。对于解不定方程(组),二元一次不定方程是最简洁的不定方程,一些复杂的不定方程(组)经常化为二元一次不定方程问题加以解决,设a,b,c,d 为整数,就不定方程 ax+by=c 有如下两个重要命题:(1) 如( a,b)=d,且 d 不等于 c,就不定方程 ax+by=c 没有整数解。(2) 如 Xo,Yo 是方程 ax+by=c 且( a,b)=1 的一组整数解(称特解) ,就 x=Xo+bt ,(t 为整数)y=Yo-at是方程的全部整数解(称通解)。求:方程 5x-3y=-7 的正整数解 .解: 原方程 X=3y-7/5 即 X=-2+3y+1/5 1 Y=4时,x=1可编辑资料 - -
6、 - 欢迎下载精品名师归纳总结即 X=1 Y=4 为原方程的一组整数解 , 因此, 原方程的全部整数解为X=1-3k k为任意整数 Y=4-5k再令 X 大于 0,y 大于 0, 即有不等式组1-3k 大于 04-5 k 大于 0解得 K 小于 1/3, 所以当 k 取 0,-1,-2, 时原方程可得到无穷多组正整数X=1-3k k=0,-1,-2, Y=4-5k题:某人家的电话号码是八位数,将前四位数组成的数和后四位组成的数相加得14405,将前三位组成的数雨后五位相加得16970,求这个人家中的电话号码。解:可将两个已知条件变为两个方程,用方程只是去解决。关键是怎么样设未知数, 不妨将 a
7、 b c d e f g h的 a b c设为 x。 d 设为 y, e f g h设为 z 可以很快构造出方程组。设电话号码是 10000x+10000y+z,其中 x,y, z 均为自然数,且 100x999,0 y9,10x+y+z=14405.1000z9999,就 x=10000y+z=16970 。- 化简得 1111y-x=285 ,即 1111y=x+285.100x999, 385 x+285 1284。385/1111 y1284/1111又y 为整数 y=1,x=826, z=6144即 此电话号码为 82616144.例:(1) 求方程 15x+52y=6 的全部整数解
8、。(2) 求不定方程 5x+7y=978 的正整数解的组数。解:对于( 1),通过观看或辗转相除法,先求出特解。对于2 ,先表示出方程的全部整数解,再解不等式组确定方程的正整数解的组数。【解法一】( 1)观看易得一个特解x=42,y=-12 ,原方程全部整数解为x=42-52t ,( t 为整数)y=-12+15t【解法二】( 1) x=-4y+ 6+8y/15 , 令 6+8y/15= t1 , 得 y=2 t1-t1+6 / 8, 令 t1+6/ 8=t,得 t1=8t-6 ,化简得:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结x=42-52t ,( t 为整数)y=-12+15t(2
9、)可得原不定方程的通解为x=197-7t(t 为整数)y=-1+5t由 x0,y0 得 1 t 28 即原不定方程有 28 个正整数解。利用辗转相除法求整数解:例 求方程 407x-2816y=33 的一个整数解,并写出它的通解解:将方程化简为37x-256y=3即 37x+256(-y ) =3256=637+34 37=134+334=113+11=34- 113=(256- 637) - 1137 - (256- 637) =256-637- 1137+11256- 6637=37( -6-11-66 )+256( 1+11) 即 37( -83 )+25612=1上式各项乘以 3 得
10、37( -249 )+25636=3原方程的一个整数解是Xo =-249Yo =-36通解为 (t 为任意整数)x=-249+256t y=-36-37t这就是用辗转相除法解的,这种方适用于全部的有整数解的方程。由于1 是全部整数的约数。辗转相除总能除到余数为1,再逆推,化为原不定方程的形式。但用辗转相除除到余数为 1,再逆推,这一过程较繁,如除到余数是常数项的约数,也可逆推,化为原不定方程的形式,这样就简便些。又如解不定方程 13x+15y=8解: 15=13+2( 2 是常数 8 的约数)2=15-13可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结即 8=13( -4 )+154方程一特
11、解Xo =-4Yo =4所以原方程的通解为x=-4+15t y=4-13t求不定方程 47x-97y=501 的整数解解: 97=472+3 3是 501 的约数 3=97-472 左右同乘 167即 501=97167- 4733447-334- 97-167=501Xo =-334方程的一个特解为Yo =-167 x=-334+97t不定方程的通解 t为整数 y=-167+47t上述用辗转相除 , 除到余数是常数的约数就逆推化为原不定方程的形式, 从而求出它的一个特解的方法 , 得出通解。参考文献:1 闵嗣鹤 严士健,初等数论【 M】,高等训练出版社, 20XX年 7 月第 3 版, P2
12、52 闵嗣鹤 严士健,初等数论【 M】,高等训练出版社, 20XX年 7 月第 3 版,P25可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结二元一次不定方程的解法我们知道,假如未知数的个数多于方程的个数,那么,一般来说,它的解往往是不确定的,例如方程x-2y=3,方程组等,它们的解是不确定的像这类方程或方程组就称为不定方程或不定方程组不定方程 组 是数论中的一个古老分支,其内容极其丰富我国对不定方程的争论已延续了数千年, “百鸡问题” 等始终流传至今, “物不知其数” 的解法被称为中国剩余定理 近年来,不定方程的争论又有新的进展学习不定方程,不仅可以拓宽数学学问面,而且可以培育思维才能,提高
13、数学解题的技能我们先看一个例子例 小张带了 5 角钱去买橡皮和铅笔,橡皮每块 3 分,铅笔每支 1 角 1 分,问 5 角钱刚好买几块橡皮和几支铅笔?解 设小张买了 x 块橡皮, y 支铅笔,于是依据题意得方程3x+11y=50这是一个二元一次不定方程从方程来看,任给一个x 值,就可以得到一个 y 值,所以它的解有很多多组但是这个问题要求的是买橡皮的块数和铅笔的支数,而橡皮的块数与铅笔的支数只能是正整数或零,所以从这个问题的要求来说,我们只要求这个方程的非负整数解由于铅笔每支 1 角 1 分,所以 5 角钱最多只能买到 4 支铅笔,因此,小张买铅笔的支数只能是 0,1,2, 3, 4 支,即
14、y 的取值只能是 0,1,2,3,4 这五个如 y=3,就 x=17/3 ,不是整数,不合题意。 如 y=4,就 x=2,符合题意所以,这个方程有两组正整数解,即也就是说, 5 角钱刚好能买 2 块橡皮与 4 支铅笔,或者 13 块橡皮与 1 支铅笔像这个例子, 我们把二元一次不定方程的解限制在非负整数时,那么它的解就确定了 但是否只要把解限制在非负整数时,二元一次不定方程的解就肯定能确定了了?不能!现举例说明例 求不定方程 x-y=2 的正整数解可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结解 我们知道: 3-1=2,4-2=2,5-3=2,所以这个方程的正整数解有很多组,它们是其中 n
15、可以取一切自然数因此,所要解的不定方程有很多组正整数解,它的解是不确定的上面关于橡皮与铅笔的例子,我们是用逐个检验的方法来求它们的非负整数解的,但是这种方法在给出的数比较大的问题或者方程有很多组解的时候就会遇到麻烦那么能不能找到一个有效而又便利的方法来求解了?我们现在就来争论这个问题,先给出一个定理定理 假如 a,b 是互质的正整数, c 是整数,且方程ax+by=c 有一组整数解 x0, y0 就此方程的一切整数解可以表示为其中 t=0 , 1, 2, 3,证 由于 x0,y0 是方程的整数解,当然满意ax0+by0 =c, 因此ax 0 -bt+by 0+at=ax 0 +by0=c这说明
16、 x=x0 -bt ,y=y0+at 也是方程的解设 x, y是方程的任一整数解,就有ax +bx=c.-得ax -x0 =b y -y0 由于a ,b=1 ,所以 ay-y0 ,即 y=y0+at ,其中 t 是整数将 y=y0 +at 代入,即得 x=x0-bt 因此 x, y 可以表示成 x=x0-bt , y=y0+at 的形式,所以 x=x0-bt ,y=y0+at表示方程的一切整数解,命题得证有了上述定理,求解二元一次不定方程的关键是求它的一组特别解 例 1 求 11x+15y=7 的整数解解法 1 将方程变形得由于 x 是整数, 所以 7-15y 应是 11 的倍数 由观看得 x
17、0 =2,y0=-1 是这个方程的一组整数解,所以方程的解为解法 2 先考察 11x+15y=1,通过观看易得11 -4+15 3=1 ,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结所以可取 x0=-28,y0=21从而11 -47+15 3 7=7 ,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可见,二元一次不定方程在无约束条件的情形下,通常有很多组整数解,由于求出的特解不同,同一个不定方程的解的形式可以不同,但它们所包含的全部解是一样的将解中的参数 t 做适当代换,就可化为同一形式可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结例 2 求方程 6x+22y=90 的非负整数解解 由
18、于6 , 22=2,所以方程两边同除以2 得3x+11y=45 由观看知, x1=4, y1=-1 是方程3x+11y=1 的一组整数解,从而方程的一组整数解为由定理,可得方程的一切整数解为由于要求的是原方程的非负整数解,所以必有由于 t 是整数,由,得 15t 16,所以只有 t=15 ,t=16 两种可能 当 t=15 时, x=15,y=0。当 t=16 时, x=4,y=3所以原方程的非负整数解是例 3 求方程 7x+19y=213的全部正整数解分析 这个方程的系数较大, 用观看法去求其特别解比较困难, 遇到这种情形我们可用逐步缩小系数的方法使系数变小,最终再用观看法求得其解解 用方程
19、7x+19y=213 的最小系数 7 除方程的各项,并移项得由于 x,y 是整数,故 3-5y/7=u 也是整数,于是 5y+7u=3儆 *5 除此式的两边得2u+5v=3 由观看知 u=-1,v=1 是方程的一组解 将 u=-1,v=1 代入得 y=2y=2 代入得 x=25于是方程有一组解 x0=25, y0 =2,所以它的一切解为由于要求方程的正整数解,所以解不等式,得 t 只能取 0, 1因此得原方程的正整数解为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结当方程的系数较大时,我们仍可以用辗转相除法求其特解,其解法结合例题说明 例 4 求方程 37x+107y=25的整数解解 107
20、=2 37+33,37=133+4,33=84+1为用 37 和 107 表示 1,我们把上述辗转相除过程回代,得1=33-8 4=37-4-8 4=37-9 4=37 -937 -33=9 33-8 37 9 107 -2 378 379107-2637=37 -26+107 9由此可知 x1=-26, y1=9 是方程 37x+107y=1 的一组整数解于是x0=25 -26=-650,y0=259=225是方程 37x+107y=25的一组整数解 所以原方程的一切整数解为例 5 某国硬币有 5 分和 7 分两种,问用这两种硬币支付 142 分货款,有多少种不同的方法?解 设需 x 枚 7
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