Lösung einer diophantischen Gleichung

Aufrufe: 573     Aktiv: 19.08.2020 um 12:52

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Wenn ax + by = c eine lösbare diophantische Gleichung ist und x1, y1 die Lösungen sind, die man mit dem euklidischen Algorithmus bestimmt hat, warum ist dann immer eine der beiden Zahlen x1 oder y1 positiv und die andere negativ? Kann mir jemand diese Frage beantworten?

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Das gilt nur, wenn die Zahlen \(a\) und \(b\) das gleiche Vorzeichen haben. Wenn die unterschiedliche Vorzeichen haben, muss das nicht gelten. Nimm beispielsweise die Gleichung

\(9x-12y=21\).

Da erhält man mit dem euklidischen Algorithmus die Lösung \(x=-7,y=-7\).

Nehmen wir nun an, dass \(a>0\) und \(b>0\). Dann bestimmt man ja mit dem euklidischen Algorithmus \(g=ggT(a,b)\) sowie zwei ganze Zahlen \(u,v\) mit \(au+bv=g\). Da ja aber \(g\leq a\) und \(g\leq b\), können nicht beide Zahlen \(u,v\) positiv sein. Denn dann wäre \(ua+vb\geq ug+vg\geq g+g >g\). Also muss eine von den beiden Zahlen \(u,v\) negativ und die andere positiv sein. Dass nicht beide negativ sein können ist ja klar, da dann \(ua+vb\) auch negativ wäre. 

Die Lösung der diophantischen Gleichung ist ja gegeben durch \(x_1=u\frac{c}{g}\) und  \(y_1=v\frac{c}{g}\) und da \(u\) und \(v\) unterschiedliche Vorzeichen haben, haben damit auch \(x_1\) und \(y_1\) unterschiedliche Vorzeichen.

Anmerkung 1: Das Ganze gilt nur, wenn \(a\) und \(b\) nicht Vielfache voneinander sind. In dem Fall, ist nämlich \(u\) oder \(v\) gleich \(0\). 

Anmerkung 2: Für den Fall \(a<0\) und \(b<0\) gilt das Gezeigte ganz genau so.

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