模反元素
模逆元也称为模倒数,或者模逆元。
一整数a对同余n之模逆元是指满足以下公式的整数 b
也可以写成以下的式子
整数 a 对模数 n 之模逆元存在的充分必要条件是 a 和 n 互素,若此模逆元存在,在模数 n 下的除法可以用和对应模逆元的乘法来达成,此概念和实数除法的概念相同。
求模逆元
用扩展欧几里得算法
设exgcd(a,n)为扩展欧几里得算法的函数,则可得到ax+ny=g,g是a,n的最大公因数。
若
则该模逆元存在,根据结果
在 mod n 之下,,根据模逆元的定义
,此时x即为a关于模n的其中一个模逆元。
事实上, 都是a关于模n的模逆元,这里我们取最小的正整数解x mod n(x<n)。
若
则该模逆元不存在。
因为根据结果,在 mod n 之下,
不会同余于
,因此满足
的
不存在。
用欧拉定理
欧拉定理证明当为两个互素的正整数时,则有
,其中
为欧拉函数(小于等于
且与
互素的正整数个数)。
上述结果可分解为,其中
即为
关于模
之模逆元。
举例
求整数3对同余11的模逆元素x,
上述方程可变换为
在整数范围内,可以找到满足该同余等式的x值为4,如下式所示