Division May Fail Modulo N

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We know that addition, subtraction, and multiplication are preserved under congruences. That is, if a≡b(modn)a\equiv b\pmod{n} and c≡d(modn)c\equiv d\pmod{n}, then: a+c≡b+d(modn)a+c\equiv b+d\pmod{n} a−c≡b−d(modn)a-c\equiv b-d\pmod{n} ac≡bd(modn)ac\equiv bd\pmod{n}

However, it is easy to see that division does not work in congruences (or at least, it does not work in the way we would wish). Consider the easy example: 2≡20(mod6)2\equiv 20\pmod{6} ∴1≡10(mod6)\therefore 1\equiv 10\pmod{6} The first statement is true, but the second statement, which "follows" by dividing both sides by 22, is not true.

So what should we do about this?

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Suppose qu'il existe un xx tel que ax≡b(modn)ax\equiv b\pmod{n}. On define la division par le processus trouver la valeur de xx qui marche.

La question est, quand est la division défini?

Les valeurs possibles de xx sont {0,1,…,n−1}\{0,1,\dots,n-1\}. Donc, on peut trouver xx si et seulement si b∈{a⋅0,a⋅1,…,a⋅(n−1)}(modn)b\in\{a\cdot0,a\cdot1,\dots,a\cdot(n-1)\}\pmod n. Et tous les termes en cet ensemble ont le même pgcd avec nn. En conclusion, nous pouvons trouver un xx si et seulement si (b,n)∣(a,n)(b,n)\vert(a,n).

Après avoir réalisé ce fait, on peut diviser de la manière suivante: ax≡b(modn)  ⟺  a(a,n)x≡b(a,n)(modn(a,n))ax\equiv b\pmod n\iff\frac{a}{(a,n)}x\equiv\frac{b}{(a,n)}\pmod{\frac{n}{(a,n)}}, trouver l'inverse yy de a(a,n)(modn(a,n))\frac{a}{(a,n)}\pmod{\frac{n}{(a,n)}} (parce qu'ils sont premiers entre eux), et x≡yb(a,n)(modn(a,n))x\equiv y\frac{b}{(a,n)}\pmod{\frac{n}{(a,n)}}. Modulo nn, les valeurs possibles sont, par exemple, x,x+n(a,n),x+2n(a,n),…(modn)x,x+\frac{n}{(a,n)},x+\frac{2n}{(a,n)},\dots\pmod n.

Type a concept, like “slope” or “photosynthesis”.

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