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合同式変形の同値性について

    るりたろ (id: 4419) (2025年11月19日18:38)
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    ↓の動画の5:16あたりのところについて質問です。 https://youtu.be/r0wRwNj_g58 11x + 4y = 1 という不定方程式の特殊解を見つけるために、 11x≡1 (mod 4) ・・・ (1) という合同方程式をつかってxを絞り込もうとしています。 このこと自体は理解できているつもりなのですが、(1)を解く過程でわからないことがあります。 (1)を順に変形していって、 3x≡1 (mod 4) ・・・(2) 2x≡-2 (mod 4) ・・・(3) x≡3 (mod 4) ・・・(4) としていますが、(1)(2)(4)は互いに同値だと思いますが、(3)だけ同値ではないと思います。 実際(3)は、両辺と法を2で割り、 x≡-1 (mod 2) x≡1、3 (mod4) ・・・(5) のように解くことができるはずです。これは(4)の結論と違います。 一連の式変形の中でどうして同値性が壊れてしまったのでしょうか。同値性を維持するために何に気をつければよいのでしょうか。

    回答

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2025年11月19日23:20)
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    るりたろ さん、こんばんは。はじめてのかたですね。よろしく。 <<元の回答を削除しました>> 他の方の回答をお待ちください。
    るりたろ (id: 4419) (2025年11月20日0:00)
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    ご回答ありがとうございます! よろしくお願いします。 ka≡kb (mod p) で、kとpがもし互いに素であれば、 a≡b (mod p) とできるということですね。 一方で、互いに素ではなく、 ka≡kb (mod kp) ・・・ (A) のとき、ka-kb≡0 (mod kp)であり、k(a-b)はkpで割り切れるということなので、a-b≡0 (mod p)ということになると理解しています。これは a≡b (mod p) を意味するので、(A)の両辺と法をすべてkで割った形になっています。 ※このあたりは、↓の動画にもあります。 https://youtu.be/a86gVUeWSHQ つまり、 2x≡-2 (mod 4) ・・・(3) と(A)を比べると、k=2,a=1,b=-1で、両辺と法を2で割ると x≡-1 (mod 2) ・・・(3)' となります。 長々とすみません。 何が言いたかったかというと、互いに素でないが、両辺と法が全て同じ整数で割れるときは割ることができるということが言いたかったです。

    るりたろ (id: 4419) (2025年11月20日0:13)
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    >なお、その式の変形はすべて同値ですよ。 ここもまだ理解できていません。申し訳ありません。 うまく説明できないかもしれませんが書いてみます。 11x≡1 (mod 4) ・・・ (1) 3x≡1 (mod 4) ・・・(2) 2x≡-2 (mod 4) ・・・(3) x≡3 (mod 4) ・・・(4) たとえば、x=3を(1)~(4)に代入すると、すべての式で成り立ちます。 ところが、x=5を代入すると、(3)は成立しますが、その他は成立しません。 ですので、少なくとも(3)は(1)(2)(4)とは同値ではないのではないかと考えました。

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2025年11月20日10:50)
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    コメントを拝見したり、動画を見たりしました。 感じとしては、(3)が同値ではないのではなく、(3)からx≡ー1(mod2) を作るところが同値ではなく、必要条件になっているような気がしますが、うまく言えません。 私は合同式には苦手意識があり、どうやらあなたの質問にお答えできそうもありません。 ゴメンナサイ🙇

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2025年11月20日11:24)
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    あ、そうではないですね。

    るりたろ (id: 4419) (2025年11月20日14:58)
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    お時間を割いていろいろ調べていただいてありがとうございました。

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