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一次不定方程的解法及其应用

【摘要】 不定方程也称丢番图方程,是数论的重要分支学科,也是历史上最活跃的数学领域之一。不定方程的重要性已经在数学竞赛中得到了充分体现,而且也是培养学生思维能力的好教材。本文主要论述了一次不定方程在教学与实际生活中的应用。全文以二元一次不定方程为主要研究对象,探索一次不定方程的解的情况。掌握其求解过程,最终将一次不定方程应用到教学与生活中来,切实解决教学与实际生活中出现的不定方程问题。

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【关键词】 不定方程   一次不定方程的解   整数解  

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所谓不定方程是指未知数个数多于方程个数的整数方程,且要求它们的解是整数或正整数。不定方程也称丢番图方程,是数论的重要分支学科,其内容丰富,与代数数论、几何数论、集合数论等都有紧密联系。

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二元一次不定方程作为最简单的不定方程,在教学与实际生活中应用广泛,具有极其广泛的意义。本文将以二元一次不定方程作为重点讨论对象,研究一次不定方程在教学与实际生活中的应用。

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一、      一次不定方程的解的情况及求解过程

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(一)、二元一次不定方程

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定义1. 形如  (为整数)的方程称为二元一次不定方程。

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现在,我们就以二元一次不定方程为例,讨论它的解的情况。从而,得出其它元一次不定方程的解的情况。 http://www.paper51.com

定理1.  不定方程有整数解的充要条件是 内容来自论文无忧网 www.paper51.com

证明:假设二元一次不定方程有整数解,则

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又令,且,令 内容来自论文无忧网 www.paper51.com

,使,从而有 copyright paper51.com

即:的解 内容来自论文无忧网 www.paper51.com

由于,则,因此,我们只讨论的情况。由定理1.知,在不定方程有解的情况下,总可以假定 内容来自论文无忧网 www.paper51.com

定理2.  若,且                  (1)

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        的一组解,那么(1)的解都可表示为 内容来自论文无忧网 www.paper51.com

                                 (2)

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证明:由,可知 内容来自www.paper51.com

   即    (3)

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       因此,可设 paper51.com

       将代入(3)得,因此(1)的一切整数解可表

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经过验算,易知由(2)式给出的对所有整数都满足不定方程(1),称之为(1)式的通解,而则称(1)式的一组特解。

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     若是方程的一组特解,则是不定方程的一组解。 http://www.paper51.com

     下面,我们讨论一般情形下的二元一次不定方程解的求法。

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例1  求不定方程的所有整数解 http://www.paper51.com

解:∵

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    ∴原方程无整数解

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例2  求的全部整数解

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      解:∵ 故原方程有整数解 内容来自论文无忧网 www.paper51.com

         由观察可得原方程的一组特解为

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         因此,原方程的所有整数解为

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