对求方程通解的探究

引例:有一个二元一次方程组 $ax+by=c$,求它的通解。

首先,我们可以求出一组解来,如$\begin{cases}x=e\\y=f\end{cases}$。

考虑各加上一个偏移量来构造新解,如:$\begin{cases}x=e+p_x\\y=f+p_y\end{cases}$。

回代得:$a\times (e+p_x)+b\times (f+p_y)=c$。

去括号并整理得:$a\times e+b\times f+a\times p_x+b\times p_y=c$。

显然如果想让 $c$ 不受影响,明显应使 $a\times p_x+b\times p_y=0$,即 $a\times p_x=-b\times p_y$。

若 $a$ 与 $b$ 互质,则 $p_x\bmod b=p_y\bmod a=0$,即 $p_x=k\times b,p_y=-k\times a$。

也就是说,若 $a$ 与 $b$ 互质,则有通解 $\begin{cases}x=e+k\times b\\y=f-k\times a\end{cases}$。

那,若 $a$ 与 $b$ 不互质,怎么办呢?

在求到这个柿子时:$a\times p_x=-b\times p_y$,我们应当对这个柿子作出一定处理。

对左右两边同时除以 $\gcd(a,b)$,得 $\frac{a}{\gcd(a,b)}\times p_x=-\frac{b}{\gcd(a,b)}\times p_y$。

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可得:$p_x=k\times \frac{b}{\gcd(a,b)},p_y=-k\times \frac{a}{\gcd(a,b)}$。

于是,我们就有了通解:$\begin{cases}x=e+k\times \frac{b}{\gcd(a,b)}\\y=f-k\times \frac{a}{\gcd(a,b)}\end{cases}$。

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