Äîêóìåíò âçÿò èç êýøà ïîèñêîâîé ìàøèíû. Àäðåñ îðèãèíàëüíîãî äîêóìåíòà : http://www.abitu.ru/en2002/closed/viewwork.html?thesises=99
Äàòà èçìåíåíèÿ: Fri May 5 15:25:14 2006
Äàòà èíäåêñèðîâàíèÿ: Tue Oct 2 03:01:27 2012
Êîäèðîâêà: koi8-r

Ïîèñêîâûå ñëîâà: ï ï ï ï ï ï

Ñîäåðæàíèå


Ââåäåíèå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2
1. Òåîðåòè÷åñêèå îñíîâû ðàáîòû:
1.1. Íåîïðåäåëåííûå óðàâíåíèÿ ïåðâîé ñòåïåíè ñ äâóìÿ íåèçâåñòíûìè . .
. 3
1.2. Àëãîðèòì Åâêëèäà è ëèíåéíîå ïðåäñòàâëåíèå ÍÎÄ . . . . . . . . .
. . . . . . . .3
1.3. Êîíå÷íûå öåïíûå äðîáè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
1.4. Ìåòîäû ðåøåíèÿ íåîïðåäåëåííûõ óðàâíåíèé ïåðâîé ñòåïåíè ñ äâóìÿ
íåèçâåñòíûìè è èõ ñðàâíåíèå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
2. Çàäà÷è èññëåäîâàíèÿ è èõ ðåøåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 10
Çàêëþ÷åíèå è ñïèñîê ëèòåðàòóðû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 16






































Ââåäåíèå

Äëÿ ðåøåíèÿ â öåëûõ ÷èñëàõ íåîïðåäåëåííîãî óðàâíåíèÿ ïåðâîé
ñòåïåíè ñ äâóìÿ íåèçâåñòíûìè
ax + by = c
(1)
ïðèìåíÿþòñÿ ìíîãèå ìåòîäû è ñïîñîáû. Íåêîòîðûå èç íèõ ñâÿçàíû ñ
àëãîðèòìîì Åâêëèäà. Ê íèì îòíîñÿòñÿ: ñïîñîá, îñíîâàííûé íà ëèíåéíîì
ïðåäñòàâëåíèè ÍÎÄ ÷èñåë a è b, ìåòîä êîíå÷íûõ öåïíûõ äðîáåé, ìåòîä
ðàññåèâàíèÿ.
Öåëü äàííîé ðàáîòû:
ïðîâåñòè ñðàâíåíèå, àíàëèç ïåðå÷èñëåííûõ ñïîñîáîâ, èõ òðóäîåìêîñòè â
çàâèñèìîñòè îò çíà÷åíèé êîýôôèöèåíòîâ óðàâíåíèÿ (1). Ïîä
òðóäîåìêîñòüþ ìû ïîíèìàåì êîëè÷åñòâî äåëåíèé â àëãîðèòìå Åâêëèäà,
ïðèìåíåííîãî ê ÷èñëàì a è b.
Äëÿ äîñòèæåíèÿ äàííîé öåëè íåîáõîäèìî ñíà÷àëà èçó÷èòü ñëåäóþùèå
âîïðîñû:
1. Íåîïðåäåëåííûå óðàâíåíèÿ ïåðâîé ñòåïåíè ñ äâóìÿ íåèçâåñòíûìè, èõ
ðàçðåøèìîñòü, ôîðìóëû ðåøåíèé.
2. Àëãîðèòì Åâêëèäà.
3. Êîíå÷íûå öåïíûå äðîáè è èõ ïðèìåíåíèå ê íàõîæäåíèþ ÷àñòíûõ ðåøåíèé
íåîïðåäåëåííîãî óðàâíåíèÿ.
4. Ñïîñîáû è ìåòîäû ðåøåíèé íåîïðåäåëåííûõ óðàâíåíèé ïåðâîé ñòåïåíè ñ
äâóìÿ íåèçâåñòíûìè.
Ïðèâåäåì êðàòêîå èõ èçëîæåíèå â ïóíêòå 1.
















1. Òåîðåòè÷åñêèå îñíîâû ðàáîòû

1.1. Íåîïðåäåëåííûå óðàâíåíèÿ ïåðâîé ñòåïåíè ñ äâóìÿ íåèçâåñòíûìè

Îïðåäåëåíèå. Íåîïðåäåëåííûì óðàâíåíèåì ïåðâîé ñòåïåíè ñ äâóìÿ
íåèçâåñòíûìè íàçûâàåòñÿ óðàâíåíèå âèäà:
ax + by = c,
ãäå a, b, c - ÷èñëà èç íåêîòîðîé äàííîé ñîâîêóïíîñòè (äåéñòâèòåëüíûå,
ðàöèîíàëüíûå, öåëûå è ò. ï.), ïðè÷åì a è b íå ðàâíû íóëþ. Ðåøåíèÿìè
íåîïðåäåëåííîãî óðàâíåíèÿ íàçûâàþòñÿ ëþáûå ïàðû ÷èñåë (x0; y0),
ïðèíàäëåæàùèõ äàííîé ñîâîêóïíîñòè, êîòîðûå óäîâëåòâîðÿþò óðàâíåíèþ. Ëþáîå
òàêîå ðåøåíèå íàçûâàåòñÿ ÷àñòíûì. Áóäåì ðàññìàòðèâàòü íåîïðåäåëåííûå
óðàâíåíèÿ â öåëûõ ÷èñëàõ.
Òåîðåìà 1. Åñëè ñâîáîäíûé ÷ëåí c íåîïðåäåëåííîãî óðàâíåíèÿ
ax + by = c
íå äåëèòñÿ íà íàèáîëüøèé îáùèé äåëèòåëü êîýôôèöèåíòîâ a è b, òî óðàâíåíèå
íå èìååò öåëûõ ðåøåíèé. ( 1
Òåîðåìà 2. Åñëè êîýôôèöèåíòû à è b íåîïðåäåëåííîãî óðàâíåíèÿ
ax + by = c
ÿâëÿþòñÿ âçàèìíî ïðîñòûìè ÷èñëàìè, òî óðàâíåíèå èìååò, ïî êðàéíåé ìåðå,
îäíî öåëîå ðåøåíèå.
Òåîðåìà 3. Âñå öåëûå ðåøåíèÿ íåîïðåäåëåííîãî óðàâíåíèÿ
ax + by = c,
â êîòîðîì a è b ÿâëÿþòñÿ âçàèìíî ïðîñòûìè ÷èñëàìè, çàäàþòñÿ ôîðìóëàìè
x = x0 + bt, y = y0 - at,
ãäå (x0; y0) - íåêîòîðîå ðåøåíèå óðàâíåíèÿ, à t - ïðîèçâîëüíîå öåëîå ÷èñëî.
Òåïåðü ó íàñ åñòü ôîðìóëû, ïîçâîëÿþùèå íàõîäèòü âñå öåëûå ðåøåíèÿ
íåîïðåäåëåííîãî óðàâíåíèÿ ax + by = c, íî ÷òîáû èñïîëüçîâàòü èõ, íóæíî
çíàòü êàêîå-íèáóäü îäíî ðåøåíèå äàííîãî óðàâíåíèÿ. Ïîçíàêîìèìñÿ ñ
íåêîòîðûìè ìåòîäàìè íàõîæäåíèÿ ÷àñòíîãî ðåøåíèÿ, â îñíîâå êîòîðûõ ëåæèò
àëãîðèòì Åâêëèäà.

1.2. Àëãîðèòì Åâêëèäà è ëèíåéíîå ïðåäñòàâëåíèå ÍÎÄ
Àëãîðèòì Åâêëèäà - ýòî ñïîñîá íàõîæäåíèÿ íàèáîëüøåãî îáùåãî äåëèòåëÿ
äâóõ öåëûõ ÷èñåë. Îí îñíîâàí íà ñëåäóþùèõ ëåììàõ:
Ëåììà 1. Åñëè b ? a, òî ÍÎÄ (b; a) = a.
Ëåììà 2. Åñëè b = aq + r, ãäå 0 < r < a è a, b îòëè÷íû îò íóëÿ, òî
ÍÎÄ (b; a) = ÍÎÄ (a; r).
Àëãîðèòì Åâêëèäà äëÿ îòûñêàíèÿ íàèáîëüøåãî îáùåãî äåëèòåëÿ ÷èñåë b
è a ñîñòîèò â ñëåäóþùåì. Ñíà÷àëà ÷èñëî b äåëÿò íà ÷èñëî a, b ( a ( 0. Åñëè
b ? a, òî ïî ëåììå 1 ÍÎÄ (b; a) = a.  ïðîòèâíîì ñëó÷àå ïîëó÷àåì îñòàòîê
r1: b = aq0 + r1. Äåëèì a íà r1. Åñëè a ? r1, òî ÍÎÄ (a; r1) = r1, à
òîãäà ÍÎÄ (b; a) = ÍÎÄ (a; r1). Åñëè æå a íå äåëèòñÿ íà r1, òî ïîëó÷èòñÿ
îñòàòîê r2. Äåëèì r1 íà r2 è ò. ä. Ïîñêîëüêó îñòàòêè, ïîëó÷àåìûå â
ïðîöåññå äåëåíèÿ, óáûâàþò è ÿâëÿþòñÿ íàòóðàëüíûìè ÷èñëàìè, òî íà êàêîì-òî
øàãó ïîëó÷èì äåëåíèå áåç îñòàòêà. Ïîñëåäíèé, íå ðàâíûé íóëþ îñòàòîê
ÿâëÿåòñÿ íàèáîëüøèì äåëèòåëåì ÷èñåë a è b. Ýòî óòâåðæäåíèå ìîæíî
ñôîðìóëèðîâàòü â ñëåäóþùåì âèäå: åñëè b = aq0 + r1; 0 ˜ r1
< a,
a = r1q1 + r2; 0 ˜ r2 < r1,
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
rn -2 = rn -1 ž qn -1 + rn; 0 ˜ rn < rn -1,

( 1 - äîêàçàòåëüñòâà òåîðåì ïðèâåäåíû â ó÷åáíèêå "Àëãåáðà è òåîðèÿ
÷èñåë" (÷àñòü 3) - Í. ß. Âèëåíêèí.

rn -1 = rn ž qn,
òî ÍÎÄ (b; a) = rn.
Ôóíäàìåíòàëüíóþ ðîëü â äàëüíåéøåì èçëîæåíèè èãðàåò ñëåäóþùåå ñâîéñòâî
íàèáîëüøåãî îáùåãî äåëèòåëÿ:
åñëè d - íàèáîëüøèé îáùèé äåëèòåëü ÷èñåë a è b, òî ñóùåñòâóþò òàêèå öåëûå
÷èñëà x è y, ÷òî ax + by = d.
Äîêàçàòåëüñòâî. Âîñïîëüçóåìñÿ àëãîðèòìîì Åâêëèäà. Ïîëó÷àåì
r1 = a - bq0 = ax1 + by1, ãäå x1 = 1, y1 = - q0
r2 = b - r1q1 = b - (ax1 + by1)q1 = a( - q1x1) + b(1 - q1y1) = ax2 +
by2, ãäå x2 = - q1x1, y2= 1 - q1y1 - öåëûå ÷èñëà.
Ïðîäîëæàÿ àíàëîãè÷íûå ðàññóæäåíèÿ è âûêëàäêè, ïîëó÷èì: rn = axn + byn,
ãäå xn, yn - öåëûå ÷èñëà. Íî rn = d. Çíà÷èò, d = ax + by, ãäå xn = x, yn =
y.
Ïðèìåð. Íàéäåì ëèíåéíîå ïðåäñòàâëåíèå ÍÎÄ ÷èñåë 144 è 59.
Ïðèìåíÿÿ àëãîðèòì Åâêëèäà ê ÷èñëàì 144 è 59, ïîëó÷àåì:
144 = 59 ž 2 + 26
59 = 26 ž 2 + 7
26 = 7 ž 3 + 5
7 = 5 ž 1 + 2
5 = 2 ž 2 + 1
2 = 1 ž 2.
Ïîñëåäíèé, îòëè÷íûé îò íóëÿ îñòàòîê ðàâåí 1, ïîýòîìó ÍÎÄ (144; 59) = =
1. Çàìåòèì, ÷òî â ñèëó ïåðâîãî ðàâåíñòâà
26 = 144 - 59 ž 2.
Ïîäñòàâëÿÿ ýòî çíà÷åíèå âî âòîðîå ðàâåíñòâî, ïîëó÷àåì
7 = 59 - (144 -59 ž 2) ž 2 = 59 ž 5 - 144 ž 2.
Ïîäñòàâëÿÿ ýòè çíà÷åíèÿ â ðàâåíñòâî 5 = 26 - 7 ž 3, ïîëó÷àåì
5 = 144 - 59 ž 2 - (59 ž 5 - 144 ž 2) ž 3 = 144 ž 7 - 59 ž 17.
Ïîäñòàâëÿÿ ïîñëåäíèå äâà çíà÷åíèÿ â ðàâåíñòâî 2 = 7 - 5 ž 1, ïîëó÷àåì
2 = 59 ž 5 - 144 ž 2 - 144 ž 7 - 59 ž 17 = 59 ž 22 - 144 ž 9.
Íàêîíåö, â ðàâåíñòâå 1 = 5 - 2 ž 2 çàìåíèì 5 íà 144 ž 7 - 59 ž 17, à 2
íà 59 ž 22 - 144 ž 9 è ïîëó÷èì èñêîìîå ëèíåéíîå ïðåäñòàâëåíèå:
1 = 144 ž 7 - 59 ž 17 - (59 ž 22 - 144 ž 9) ž 2 = 144 ž 25 + 59 ž (-
61).
Çäåñü x = 25 è y = - 61.

1.3. Êîíå÷íûå öåïíûå äðîáè

Ïóñòü t - ðàöèîíàëüíîå ÷èñëî: t =[pic], a > 0. ×èñëî t ìîæíî
ïðåäñòàâèòü â âèäå äðîáè îñîáîãî âèäà. Ýòî ïðåäñòàâëåíèå òåñíî ñâÿçàíî ñ
àëãîðèòìîì Åâêëèäà. Ïðèìåíèì Àëãîðèòì Åâêëèäà ê ÷èñëàì b è a;
ïîñëåäîâàòåëüíî ïîëó÷èì:
b = aq0 + r1, [pic]
a = r1q1 + r2, [pic]
(2)
r1 = r2q2 + r3, [pic]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
rn - 2 = rn - 1qn - 1 + rn, [pic]
rn - 1 = rnqn, [pic]
Èç âòîðîãî ðàâåíñòâà ïîëó÷àåì, ÷òî
[pic].
(3)
Ïîäñòàâëÿÿ ýòî âûðàæåíèå â ïåðâîå ðàâåíñòâî (2), ïîëó÷èì:
[pic]
(4)
Íî èç òðåòüåãî ðàâåíñòâà (2) ñëåäóåò, ÷òî
[pic]
Ïîäñòàâëÿÿ ýòî âûðàæåíèå â (4), ïîëó÷àåì:
[pic]
 êîíöå êîíöîâ, ïîëó÷àåì:
[pic][pic] (5)

Ñîêðàùåííî äðîáü âèäà (5) áóäåì îáîçíà÷àòü:
[pic] = [q0; q1, q2, q3, . . . , qn].
Êîíå÷íàÿ öåïíàÿ äðîáü - ïðåäñòàâëåíèå ðàöèîíàëüíîãî ÷èñëà [pic] â
âèäå
[pic]
×èñëà q0, q1, q2, q3, . . . , qn íàçûâàþòñÿ íåïîëíûìè ÷àñòíûìè ÷èñëà
[pic]; âñå qi - öåëûå, à íà÷èíàÿ ñ q1 - íàòóðàëüíûå.
Åñëè äðîáü [pic] ïîëîæèòåëüíàÿ, òî q0 - íàòóðàëüíîå ïðè b > a è q0 =
0, ïðè b < a (â ýòîì ñëó÷àå [pic] = [0; q1, q2, q3, . . . , qn]).
Åñëè äðîáü [pic] îòðèöàòåëüíàÿ, òî åå ìîæíî ïðåäñòàâèòü â âèäå - l +
[pic] (l, a1, b1 - íàòóðàëüíûå; [pic] - ïðàâèëüíàÿ ïîëîæèòåëüíàÿ äðîáü).
Òîãäà [pic] = [- l; q1, q2, q3, . . . , qn], q0 = - l. Çäåñü öåëîå q0
< 0; q1, q2, q3, ., qn - íàòóðàëüíûå.
Åñëè [pic] = c - öåëîå, òî c = [c].
Òàêèì îáðàçîì, âñÿêîå ðàöèîíàëüíîå ÷èñëî ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåíî â
âèäå êîíå÷íîé öåïíîé äðîáè.
Ïðåäñòàâëåíèå ðàöèîíàëüíîãî ÷èñëà â âèäå íåïðåðûâíîé äðîáè, òàêîé,
÷òî ïîñëåäíåå íåïîëíîå ÷àñòíîå îòëè÷íî îò 1, åäèíñòâåííî [1].
Äðîáè:
?n = [pic], ?1 = [pic] ?2 = [pic] è ò. ä. íàçûâàþòñÿ ïîäõîäÿùèìè
äðîáÿìè öåïíîé äðîáè (1) èëè ñîîòâåòñòâóþùåãî åé ÷èñëà [pic].
Î÷åâèäíî, ÷òî ïîñëåäíÿÿ ïîäõîäÿùàÿ äðîáü ?n = [pic] åñòü ÷èñëî [pic].

Äëÿ s-îé ïîäõîäÿùåé äðîáè èìååò ìåñòî ôîðìóëà:
?s = [pic]
Âû÷èñëåíèÿ óäîáíî ïðîâîäèòü ïî ñõåìå:
|s | |0 |1 |2 |. .|n |
| | | | | |. | |
|qs | |q0 |q1 |q2 |. .|qn |
| | | | | |. | |
|Ps |1|P0 = |P1=qoq1 + |P2 = q0q1q2 + q0|. .|Pn |
| | |q0 |1 |+ q2 |. | |
|Qs |0|Q0 = 1|Q1 = q1 |Q2 = q1q2 + 1 |. .|Qn |
| | | | | |. | |

Íåêîòîðûå ñâîéñòâà ïîäõîäÿùèõ äðîáåé:
1. ×èñëèòåëè è çíàìåíàòåëè ïîäõîäÿùèõ äðîáåé - öåëûå ÷èñëà; çíàìåíàòåëè,
êðîìå òîãî, ÷èñëà íàòóðàëüíûå è îáðàçóþò âîçðàñòàþùóþ
ïîñëåäîâàòåëüíîñòü.
2. ×èñëèòåëè è çíàìåíàòåëè äâóõ ñîñåäíèõ ïîäõîäÿùèõ äðîáåé ñâÿçàíû
ñîîòíîøåíèåì:
Ps - 1Qs - PsQs - 1 = ( - 1 )s.
3. Ïîäõîäÿùèå äðîáè [pic] íåñîêðàòèìû, ò. å. ÍÎÄ (Ps; Qs) = 1.

1.4. Ìåòîäû ðåøåíèÿ íåîïðåäåëåííûõ óðàâíåíèé ïåðâîé ñòåïåíè ñ
äâóìÿ íåèçâåñòíûìè

Òåïåðü ïîçíàêîìèìñÿ ñ ìåòîäàìè ðåøåíèÿ íåîïðåäåëåííûõ óðàâíåíèé ïåðâîé
ñòåïåíè ñ äâóìÿ íåèçâåñòíûìè, ðåøàÿ îäíî è òîæå óðàâíåíèå òðåìÿ ìåòîäàìè:
ðàññåèâàíèÿ, ïðèìåíåíèÿ ëèíåéíîãî ïðåäñòàâëåíèÿ ÍÎÄ, êîíå÷íûõ öåïíûõ
äðîáåé.


Ïðèìåð 1.Ðåøèòü â öåëûõ ÷èñëàõ óðàâíåíèå 3õ + 29y = 14. (6)
Ðåøåíèå 1. Ìåòîä ðàññåèâàíèÿ.
Âûðàçèì èç ýòîãî óðàâíåíèÿ íåèçâåñòíîå, èìåþùåå ìåíüøèé ïî ìîäóëþ
êîýôôèöèåíò, â äàííîì ñëó÷àå - x. Ïîëó÷àåì:
x = [pic]

Äëÿ òîãî ÷òîáû õ áûëî öåëûì ÷èñëîì, íåîáõîäèìî âûáðàòü òàêèå öåëûå
çíà÷åíèÿ y, ïðè êîòîðûõ [pic] ÿâëÿåòñÿ öåëûì ÷èñëîì. Ïîëîæèì:
õ1 = [pic],
ãäå õ1 - ïðîèçâîëüíîå öåëîå ÷èñëî. Èç ïîñëåäíåãî ðàâåíñòâà íàõîäèì:
3x1 + 2y = 2.
Âûðàçèì èç ýòîãî óðàâíåíèÿ íåèçâåñòíîå y:
y = [pic]
Ïîëîæèì y1 = [pic], ãäå y1 ? Z. Òîãäà ïîëó÷àåì:
x1 = - 2y1.
Ïîäñòàâèì x1 â âûðàæåíèå äëÿ íàõîæäåíèÿ y:
y = [pic].
Òîãäà íàéäåì õ:
õ = [pic].
Èòàê, ïîëó÷èëè ôîðìóëû ðåøåíèé äàííîãî óðàâíåíèÿ:
x = - 5 - 29y1,

y = 1 + 3y1; ãäå y1 ? Z.

Ðåøåíèå 2. Ëèíåéíîå ïðåäñòàâëåíèå ÍÎÄ.
Ïðèìåíÿÿ àëãîðèòì Åâêëèäà ê ÷èñëàì 3 è 29, ïîëó÷àåì:
29 = 3 ž 9 + 2
3 = 2 ž 1 + 1
2 = 1 ž 2.
Ïîñëåäíèé, îòëè÷íûé îò íóëÿ îñòàòîê ðàâåí 1, ïîýòîìó ÍÎÄ (3; 29) = 1.
Çàìåòèì, ÷òî â ñèëó ïåðâîãî ðàâåíñòâà
2 = 29 - 3 ž 9.
Ïîäñòàâëÿÿ ýòî çíà÷åíèå â ðàâåíñòâî 1 = 3 - 2 ž 1, ïîëó÷àåì:
1 = 3 - (29 - 3 ž 9) ž 1 = 3 ž 10 - 29 = 3 ž 10 + 29 ž (- 1).
Ïîëó÷èëè èñêîìîå ëèíåéíîå ïðåäñòàâëåíèå:
3 ž 10 + 29 ž (- 1) = 1.
Óìíîæèì îáå ÷àñòè íà 14:
3 ž 140 + 29 ž (- 14) = 14.
Ïîëó÷èëè óðàâíåíèå, èç êîòîðîãî íàõîäèì ÷àñòíîå ðåøåíèå äàííîãî - (140;
- 14). Çàïèøåì ôîðìóëû âñåõ öåëûõ ðåøåíèé:
x = 140 + 29t,
y = - 14 - 3t; ãäå t ? Z.
Óïðîñòèì ôîðìóëû, ïîäñòàâèâ t = - 5. Ïîëó÷àåì:
x = - 5 - 29y1,

y = 1 + 3y1; ãäå y ? Z.

Ðåøåíèå 3. Ìåòîä êîíå÷íûõ öåïíûõ äðîáåé.

Ðàçëîæèì â íåïðåðûâíóþ äðîáü [pic] è íàéäåì âñå ïîäõîäÿùèå äðîáè
ðàçëîæåíèÿ.
Ñ ïîìîùüþ àëãîðèòìà Åâêëèäà ïîëó÷àåì:
[pic]= [ 9; 1, 2 ].
Íàéäåì ïîäõîäÿùèå äðîáè:

|s | |0 |1 |2 |
|qs | |9 |1 |2 |
|Ps |1 |9 |10 |29 |
|Qs |0 |1 |1 |3 |

?0 = [pic], ?1 = [pic], ?2 = [pic].
Ïðèìåíèì ñâîéñòâî ïîäõîäÿùèõ äðîáåé ê äâóì ïîñëåäíèì:
3 ž 10 - 29 ž 1 = 1;
3 ž 10 + 29 ž (- 1) = 1; | ž 14
3 ž 140 + 29 ž (- 14) = 14.
Ïîëó÷èì óðàâíåíèå, èç êîòîðîãî íàõîäèì ÷àñòíîå ðåøåíèå äàííîãî - (140;
- 14). Çàïèøåì ôîðìóëû âñåõ öåëûõ ðåøåíèé äàííîãî óðàâíåíèÿ:
x = 140 + 29t,
y = - 14 - 3t; ãäå t ? Z.
Óïðîñòèì ôîðìóëû, ïîäñòàâèâ t = - 5. Ïîëó÷àåì:
x = - 5 - 29y1,

y = 1 + 3y1; ãäå y1 ? Z.

Ïðèìåð 2. Ðåøèòü â öåëûõ ÷èñëàõ óðàâíåíèå 59õ + 144y = 6. (7)
Ðåøåíèå 1. Ìåòîä ðàññåèâàíèÿ.
59õ + 144y = 6;
x = [pic]
Ïóñòü õ1 = [pic], òîãäà
59 õ1 + 26y = 6;
y = [pic]
Ïóñòü y1 = [pic], y1 ? Z,òîãäà
7õ1 + 26y1 = 6;
õ1 = [pic]
Ïóñòü õ2 = [pic], õ2 ? Z, òîãäà
7õ2 + 5y1 = 6;
y1 = [pic]
Ïóñòü y2 = [pic], y2 ? Z, òîãäà
2õ2 + 5y2 = 1;
õ2 = [pic]
Ïóñòü õ3 = [pic], õ3 ? Z, òîãäà
2õ3 + y2 = 1;
y2 = 1 - 2õ3.
Òîãäà: x2 = [pic],
y1 = [pic],
x1 = [pic],
y = [pic].
Èòàê, ïîëó÷èëè ôîðìóëû ðåøåíèé äàííîãî óðàâíåíèÿ:
õ = - 78 + 144õ3,
y = 32 - 59 õ3; ãäå õ3 ? Z.

Ðåøåíèå 2. Ëèíåéíîå ïðåäñòàâëåíèå ÍÎÄ.
Ïðèìåíÿÿ àëãîðèòì Åâêëèäà ê ÷èñëàì 59 è 144, ïîëó÷àåì:
144 = 59 ž 2 + 26
59 = 26 ž 2 + 7
26 = 7 ž 3 + 5
7 = 5 ž 1 + 2
5 = 2 ž 2 + 1
2 = 1 ž 2.
Èòàê, ÍÎÄ ( 144; 59 ) = 1.
26 = 144 - 59 ž 2,
7 = 59 - 26 ž 2 = 59 - ( 144 - 59 ž 2 ) ž 2 = 59 ž 5 - 144 ž 2,
5 = 26 - 7 ž 3 = 144 - 59 ž 2 - ( 59 ž 5 - 144 ž 2 ) ž 3 = 144 ž 7 - 59
ž 17,
2 = 7 - 5 ž 1 = 59 ž 5 - 144 ž 2 - ( 144 ž 7 - 59 ž 17 ) ž 1 = 59 ž 22
- 144 ž 9,
1 = 5 - 2 ž 2 = 144 ž 7 - 59 ž 17 - ( 59 ž 22 - 144 ž 9 ) ž 2 = 144
ž25 + 59 ž (- 61).
Ïîëó÷èì: 144 ž 25 + 59 ž ( - 61 ) = 1; | ž 6
59 ž ( - 336 ) + 144 ž 150 = 6.
Ïîëó÷èëè óðàâíåíèå, èç êîòîðîãî íàõîäèì ÷àñòíîå ðåøåíèå äàííîãî -
( - 336; 150 ). Çàïèøåì ôîðìóëû âñåõ öåëûõ ðåøåíèé óðàâíåíèÿ:
x = - 366 + 144t,
y = 150 - 59t; ãäå t ? Z.
Óïðîñòèì ôîðìóëû, ïîäñòàâèâ t = 2. Ïîëó÷àåì:
õ = - 78 + 144t,
y = 32 - 59t ; ãäå t ? Z.
Ðåøåíèå 3. Ìåòîä êîíå÷íûõ öåïíûõ äðîáåé.
59õ + 144y = 6;
Ñ ïîìîùüþ àëãîðèòìà Åâêëèäà ïîëó÷àåì:
[pic] = [2; 2, 3, 1, 2, 2].
Íàéäåì ïîäõîäÿùèå äðîáè:

|s | |0 |1 |2 |3 |4 |5 |
|qs | |2 |2 |3 |1 |2 |2 |
|Ps |1 |2 |5 |17 |22 |61 |144 |
|Qs |0 |1 |2 |7 |9 |25 |59 |


Ïî ñâîéñòâó ïîäõîäÿùèõ äðîáåé:
59 ž 61 - 144 ž 25 = - 1; | ž (- 6)
59 ž (- 366) + 144 ž 150 = 6;
Ïîëó÷èëè óðàâíåíèå, èç êîòîðîãî íàõîäèì ÷àñòíîå ðåøåíèå äàííîãî - (-
366; 150). Çàïèøåì ôîðìóëû âñåõ öåëûõ ðåøåíèé:
x = - 366 + 144t,
y = 150 - 59t; ãäå t ? Z.
Óïðîñòèì ôîðìóëû, ïîäñòàâèâ t = 2. Ïîëó÷àåì:
õ = - 78 + 144t,
y = 32 - 59t ; ãäå t ? Z.

Àíàëèçèðóÿ ðåøåíèÿ óðàâíåíèé (6), (7) òðåìÿ ìåòîäàìè, ìîæíî çàìåòèòü,
÷òî â èõ îñíîâå ëåæèò àëãîðèòì Åâêëèäà.


2. Çàäà÷è èññëåäîâàíèÿ è èõ ðåøåíèÿ

Èç àíàëèçà ðåøåíèé óðàâíåíèé (6) è (7) ñëåäóåò, ÷òî ðåøåíèå ëþáîãî
óðàâíåíèÿ ax + by = c, ÍÎÄ (à; b) = 1, â öåëûõ ÷èñëàõ, ëþáûì èç
ðàññìîòðåííûõ ìåòîäîâ, çàâèñèò îò êîëè÷åñòâà äåëåíèé â àëãîðèòìå Åâêëèäà.
Íàéäåì íàèìåíüøåå ðàöèîíàëüíîå ÷èñëî, êîòîðîå ïðè ðàçëîæåíèè â êîíå÷íóþ
öåïíóþ äðîáü èìååò èçâåñòíîå êîëè÷åñòâî íåïîëíûõ ÷àñòíûõ. ßñíî, ÷òî â ýòîì
ñëó÷àå íåïîëíûå ÷àñòíûå q0 = q1 = q2 = q3 = . . . = qn - 1 = 1, à qn = 2.
Íàéäåì òàêèå ÷èñëà ïî ñõåìàì:
Íàéäåì òàêèå ÷èñëà ïî ñõåìàì:

|s | |0 |1 | |
|qs | |1 |2 | |
|Ps |1 |1 |3 | |
|Qs |0 |1 |2 | |


|s | |0 |1 |2 | | |
|qs | |1 |1 |2 | | |
|Ps |1 |1 |2 |5 | | |
|Qs |0 |1 |1 |3 | | |


|qs | |q0|q1 |
|bs |1 |q0|q0 q1 +|
| | | |1 |
|as |0 |1 |q1 |


Èç íåå ïîëó÷àåì:
b = q0q1 + 1,
b - 1 = q0q1,
ò. ê. q1 = a, òî b - 1 = q0a. Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî b - 1?a.

Äàëåå ïåðåéäåì ê ðàññìîòðåíèþ òðåõ äåëåíèé â àëãîðèòìå Åâêëèäà.
Òåîðåìà 3. Åñëè k - äåëèòåëü b + 1, òî ñ b îí áóäåò äàâàòü òðè äåëåíèÿ
â àëãîðèòìå Åâêëèäà.
Äîêàçàòåëüñòâî. Ïðåäñòàâèì êîíå÷íîé öåïíîé äðîáüþ ÷èñëî [pic],
ïîëó÷àåì:
[pic].
Íî [pic] - öåëîå ÷èñëî, çíà÷èò [pic] èìååò òðè äåëåíèÿ â àëãîðèòìå
Åâêëèäà è â ïðåäñòàâëåíèè êîíå÷íîé öåïíîé äðîáüþ âèä [pic].
Ðàññìîòðèì âñå ðàöèîíàëüíûå ÷èñëà b, ïðåäñòàâëåííûå êîíå÷íûìè öåïíûìè
äðîáÿìè, íà ïðîìåæóòêå îò 3 äî 54. Ïóòåì íåïîñðåäñòâåííûõ âû÷èñëåíèé äëÿ
êàæäîãî b íàéäåì ÷èñëî à, ñ êîòîðûì îíî èìååò ìàêñèìàëüíîå êîëè÷åñòâî
äåëåíèé â àëãîðèòìå Åâêëèäà. Ðåçóëüòàòû ïðåäñòàâèì â âèäå äèàãðàìì
(ðèñóíîê 1).





Ðèñóíîê 1.
[pic]


[pic]


[pic]

[pic]
Èç äèàãðàìì âèäíî, ÷òî ÷èñëà, ñòîÿùèå ðÿäîì ñ u2, u3, u4, u5, èìåþò íà
îäíî äåëåíèå ìåíüøå, ò. å. åñëè b = ui + 1 èëè b = ui - 1, ãäå i = 2, 3, 4,
5, òî ìàêñèìàëüíîå êîëè÷åñòâî äåëåíèé ðàâíî i - 1. À ó u6, u7, u8 ñîñåäíèå
÷èñëà èìåþò íà äâà äåëåíèÿ ìåíüøå â àëãîðèòìå Åâêëèäà, ò. å. åñëè b = ui +
1 è b = ui - - 1, ãäå i = 6, 7, òî ìàêñèìàëüíîå êîëè÷åñòâî äåëåíèé ðàâíî i
- 2. Ìîæíî âûñêàçàòü ïðåäïîëîæåíèå, ÷òî ñ óâåëè÷åíèåì i, ÷èñëà, ðÿäîì
ñòîÿùèå ñ èi, áóäóò èìåòü êîëè÷åñòâî äåëåíèé â àëãîðèòìå Åâêëèäà ìåíüøå,
÷åì i - 2. [pic]
 ñëåäóþùåé òàáëèöå 1 ïðåäñòàâëåíû ÷èñëà b îò 3 äî 55. Äëÿ êàæäîãî èç
íèõ óêàçàíû ÷èñëà, äàþùèå ñ íèìè íàèáîëüøåå êîëè÷åñòâî äåëåíèé â àëãîðèòìå
Åâêëèäà, è êîëè÷åñòâà äåëåíèé äëÿ íèõ.
Òàáëèöà 1.
|×èñëî b |×èñëà, äàþùèå ñ b |Êîëè÷åñòâî |
| |íàèáîëüøåå êîëè÷åñòâî |äåëåíèé |
| |äåëåíèé | |
|3 |2 |2 |
|4 |3 |2 |
|5 |3 |3 |
|6 |5 |2 |
|7 |4, 5 |3 |
|8 |5 |4 |
|9 |5, 7 |3 |
|10 |7 |3 |
|11 |7, 8 |4 |
|12 |7 |4 |
|13 |8 |5 |
|14 |9, 11 |4 |
|15 |11 |4 |
|16 |9 |4 |
|17 |10, 11, 12, 14 |4 |
|18 |11, 13 |5 |
|19 |11, 12 |5 |
|20 |11, 13, 17 |4 |
|21 |13 |6 |
|22 |13, 17 |4 |
|23 |14, 18 |5 |
|24 |13, 17, 19 |4 |
|25 |14, 16, 18 |5 |
|26 |15, 19 |5 |
|27 |17, 19 |5 |
|28 |17, 23 |5 |
|29 |18, 21 |6 |
|30 |19 |6 |
|31 |18, 19 |6 |
|32 |23, 25 |5 |
|33 |19, 20, 26, 28 |5 |
|34 |21 |7 |
|35 |22, 27 |5 |
|36 |23, 25 |5 |
|37 |23, 29 |6 |
|38 |23, 33 |5 |
|39 |25 |6 |
|40 |29 |6 |
|41 |23, 25, 26, 30 |6 |
|42 |23, 31 |5 |
|43 |25, 31 |6 |
|44 |27, 31 |6 |
|45 |26, 28, 37 |6 |
|46 |27, 29 |6 |
|47 |29, 34 |7 |
|48 |31 |6 |
|49 |30, 31 |7 |
|50 |29, 31 |7 |
|51 |31, 37, 40 |6 |
|52 |33, 41 |6 |
|53 |39, 45 |6 |
|54 |31, 35, 37, 47 |5 |
|55 |34 |8 |

Íàïðèìåð, äëÿ b = 41 ìàêñèìàëüíîå êîëè÷åñòâî äåëåíèé ðàâíîå øåñòè áóäåò
ñ ÷èñëàìè 23, 25, 26, 30; äëÿ âñåõ îñòàëüíûõ à, ÷èñëî äåëåíèé ìåíüøå øåñòè.
Ñ ïîìîùüþ òàáëèöû ëåãêî îïðåäåëèòü îáúåì íåîáõîäèìûõ âû÷èñëåíèé è
âûáðàòü ìåòîä, êîòîðûì óäîáíî ðåøàòü óðàâíåíèå ax + by = c. Íàïðèìåð, âçÿâ
óðàâíåíèå 13õ + 22y = c, íàõîäèì, ÷òî êîëè÷åñòâî äåëåíèé â àëãîðèòìå
Åâêëèäà ðàâíî 4, è ÷òî ìîæíî ïðèìåíÿòü ëþáîé èç òðåõ ìåòîäîâ. À åñëè âçÿòü
óðàâíåíèå 29õ + 50y = c, òî ïî òàáëèöå îïðåäåëÿåì, ÷òî êîëè÷åñòâî äåëåíèé
ðàâíî 7. Ïîíÿòíî, ìåòîä ðàññåèâàíèÿ ëó÷øå íå ïðèìåíÿòü, ò. ê. åãî
èñïîëüçîâàíèå áóäåò ñâÿçàíî ñ ââåäåíèåì 6 íîâûõ ïåðåìåííûõ, à ýòî íåóäîáíî.
 ýòîì ñëó÷àå ïðåäïî÷òèòåëüíåå ðåøàòü óðàâíåíèå ìåòîäîì êîíå÷íûõ öåïíûõ
äðîáåé.









Çàêëþ÷åíèå
Ïðè âûïîëíåíèè äàííîé ðàáîòû ñàìîñòîÿòåëüíî ïîëó÷åíû ñëåäóþùèå
ðåçóëüòàòû:
1. Åñëè b > 55 è us-1 < b < us, òî âåðõíÿÿ ãðàíèöà êîëè÷åñòâà äåëåíèé ñ
÷èñëîì à, 1 < à < b, â àëãîðèòìå Åâêëèäà ðàâíà S (ñ ó÷åòîì ïðèíÿòûõ
îáîçíà÷åíèé);
2. Åñëè b < 55, òî âåðõíÿÿ ãðàíèöà êîëè÷åñòâà äåëåíèé ñ ÷èñëîì à, 1 < à <
b, îïðåäåëåíà òî÷íî ïî òàáëèöå 1;
3. Åñëè à íå ÿâëÿåòñÿ òàêèì ÷èñëîì, êîòîðîå ñ b èìååò äâà äåëåíèÿ
(òåîðåìû 1, 2 ), òî íèæíÿÿ ãðàíèöà êîëè÷åñòâà äåëåíèé íå ìåíüøå òðåõ;
4. Åñëè âûïîëíåíû óñëîâèÿ òåîðåìû 3, òî íèæíÿÿ ãðàíèöà êîëè÷åñòâà äåëåíèé
íå ìåíüøå ÷åòûðåõ.
Áîëüøîå êîëè÷åñòâî ïðîâåäåííûõ âû÷èñëåíèé ïðåäñòàâëåíî â äèàãðàììàõ è
òàáëèöå 1. Ýòî ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíî â äàëüíåéøèõ èññëåäîâàíèÿõ è â
ïðàêòèêå ðåøåíèÿ íåîïðåäåëåííîãî óðàâíåíèÿ ax + by = c â öåëûõ ÷èñëàõ,
êîãäà êîýôôèöèåíòû íå ïðåâûøàþò 55.


Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
1. Âèëåíêèí Í. ß. Àëãåáðà è òåîðèÿ ÷èñåë.- Ì.: Íàóêà, 1974.
2. Ñîëîâüåâ Þ. Íåîïðåäåëåííûå óðàâíåíèÿ ïåðâîé ñòåïåíè.- / Êâàíò, ?2
1994.
3. Âàãóòåí Â. Í. Àëãîðèòì Åâêëèäà è îñíîâíàÿ òåîðåìà àðèôìåòèêè.- /
Êâàíò, ?6 1972.