Об одном способе решения линейных уравнений над евклидовым кольцом

Abstract

Линейным уравнениям, т.е. уравнениям первой степени, а также системам из таких уравнений уделяется большое внимание как в алгебре, так в теории чисел. Наибольший интерес представляет случай таких уравнений с целыми коэффициентами и при этом их нужно решать в целых числах. Такие уравнения с указанными условиями называют линейными диофантовыми уравнениями. Еще Эйлер рассматривал способы решения линейных диофантовых уравнений с двумя неизвестными, причем один из этих способов был основан на применении алгоритма Евклида. Другой способ решения таких уравнений, основанный на цепных дробях, применялся также Лагранжем. Более удобным и перспективным оказался способ Эйлера, чем способ цепных дробей. В настоящей работе рассматривается один новый способ решения линейных уравнений над евклидовым кольцом, основанный на сравнениях по подходящим модулям. Известный ранее матричный метод решения таких уравнений с увеличением числа неизвестных является довольно громоздким в виду того, что он связан с нахождением обратных к унимодулярным целочисленным матрицам. Существенным в нашем способе решения линейных уравнений над евклидовым кольцом является использование алгоритма Евклида и линейного представления НОД элементов в евклидовом кольце. Доказанная в работе теорема применяется к нахождению решения линейного уравнения с тремя неизвестными над кольцом целых гауссовых чисел, являющимся, как известно, евклидовым кольцом. В заключении приводятся замечания о возможных путях дальнейшего развития изложенного исследования. Linear equations, i.e. Equations of the first degree, as well as systems of such equations, receive much attention both in algebra and in number theory. Of greatest interest is the case of such equations with integer coefficients, and in this case they need to be solved in integers. Such equations with the specified conditions are called linear Diophantine equations. Euler also considered ways to solve linear Diophantine equations with two unknowns, and one of these methods was based on the use of the Euclid algorithm. Another method for solving such equations, based on continued fractions, was also used by Lagrange. Euler’s method turned out to be more convenient and promising than the method of continued fractions. In this paper, we consider one new method for solving linear equations over a Euclidean ring, based on comparisons over suitable moduli. The previously known matrix method for solving such equations with an increasing number of unknowns is quite cumbersome due to the fact that it is associated with finding the inverses of unimodular integer matrices. Essential in our method of solving linear equations over a Euclidean ring is the use of the Euclidean algorithm and the linear GCD representation of elements in the Euclidean ring. The theorem proved in the work is applied to finding a solution to a linear equation in three unknowns over a ring of Gaussian integers, which, as is known, is a Euclidean ring. In conclusion, comments are made on possible ways of further development of the presented research.