模乘逆元计算器

逆元计算器计算一个给定整数a 模除 m 的模乘逆元。

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Timur

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Wanghong

创建: 2021-11-26 14:45:05, 最后更新: 2021-12-01 13:23:51

倒数 vs. 模乘逆元辨识

首先,对一个数 x,有一个 倒数 或者 乘逆元 , 记作 1/x 或者 x⁻¹, 它不同于 乘逆元。一个数x 的倒数是一个数,当乘以原 x 时,产生 1,称为乘法等式。你可以很容易地找到倒数。对于分数a/b,其乘法逆数是b/a。要找到一个实数的乘法倒数,只需用1除以该数。我认为在上述每种情况下都不需要任何特殊的计算器。但模乘逆元是另一回事,这就是为什么你可以看到我们下面的逆模计算器。理论可以在计算器之后找到。

PLANETCALC, 逆模计算器

逆模计算器

模乘逆元
 

模乘逆元

一个整数a模除m的模乘逆元是一个整数 b 因此
ab \equiv 1 \pmod m,
它可以表示为 a^{-1}, 在此不清楚是否倒数就是m模数。

当且仅当a和m是共质数(即如果gcd(a, m) = 1)时,a模除m的倒数存在。 如果a模除m的乘逆元存在,那么除以a模除m的运算就可以定义为乘以倒数。零没有模乘逆元。

a模除m的模乘逆元能在 扩展欧几里得算法中找到。

为了证明这一点,让我们看看这个等式::

ax + my = 1

这是有两个未知数的线性丢番图方程; 参见 线性丢番图方程求解器,为了求解,线性丢番图方程的右边应该是 gcd(a,m)的倍数。 由于1个只能被1整除而没有余数,所以上面的方程只有在gcd(a,m)=1时才有解。

可以用扩展欧几里得算法求解。一旦我们有了解,我们的x就是a模除m的模乘逆元,重写上面的方程如下
ax - 1 = (-y)m

ax \equiv 1 \pmod m
因此,x确实是a 模除 m的模乘逆元。

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