Congruencias · Definición
Congruencia lineal
Antes de empezar necesitas conocer
Las congruencias lineales generalizan las ecuaciones lineales a la aritmética modular. Su resolución depende de si el coeficiente a es invertible módulo m.
Definición
Una congruencia lineal es una congruencia de primer grado en una incógnita \(x\), con coeficientes enteros \(a\), \(b\) y módulo \(m\); sus soluciones son los enteros \(x\) que la cumplen.
Si \(\gcd(a,m)=1\), la congruencia tiene exactamente una solución módulo m, obtenida multiplicando ambos lados por el inverso modular de a. Si \(\gcd(a,m)=d\) divide a b, la congruencia tiene exactamente d soluciones módulo m, y no tiene solución si d no divide a b.
Para resolver \(3x \equiv 2 \pmod{7}\), como \(\gcd(3,7)=1\) y \(3\cdot 5=15\equiv 1 \pmod{7}\), el inverso de 3 es 5. Multiplicando por 5 se obtiene \(x\equiv 10\equiv 3 \pmod{7}\).
Un error típico es dividir ambos lados por a sin revisar el máximo común divisor, como concluir que \(2x\equiv 4 \pmod{6}\) implica \(x\equiv 2 \pmod{6}\), cuando en realidad hay d=2 soluciones módulo 6.
Para pensar
¿Por qué \(2x \equiv 1 \pmod{4}\) no tiene solución?
Porque \(\gcd(2,4)=2\) no divide a 1.
Ejercicios 10
- ¿Cuál es el inverso modular de 3 módulo 7?
- ¿Cuál es el máximo común divisor de 4 y 6?
- ¿Cuántas soluciones módulo 10 tiene la congruencia \(3x \equiv 1 \pmod{10}\)?
- ¿La congruencia \(2x \equiv 1 \pmod{4}\) tiene solución?
- ¿Cuál es el valor de x en \(x \equiv 3 \pmod{5}\) que está entre 0 y 4?
- Resuelve \(3x \equiv 2 \pmod{7}\). ¿Cuál es la solución módulo 7?
- Resuelve \(5x \equiv 4 \pmod{9}\). ¿Cuál es la solución módulo 9?
- Resuelve \(2x \equiv 4 \pmod{6}\). ¿Cuántas soluciones módulo 6 tiene?
- Resuelve \(4x \equiv 2 \pmod{10}\). ¿Cuál es el conjunto de soluciones módulo 10?
- Determina todas las soluciones de \(6x \equiv 9 \pmod{15}\) módulo 15.
Después de esto
Referencias
- David M. Burton, Elementary Number Theory, 7th edition, McGraw-Hill, 2011. cap. 4
- Ivan Niven, Herbert S. Zuckerman, Hugh L. Montgomery, An Introduction to the Theory of Numbers, 5th edition, Wiley, 1991. cap. 2