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第 387 題:模反元素

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  1. 原題與已知條件
  2. 定義與適用範圍
  3. 逐步推導
  4. 逐步反向核對
  5. 結論
  6. 本題覆核與來源綁定

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P1000-0387 · q-20261014-advance-20261103-r07-modular-inverse-0087

原題與已知條件

整數a與模數n大於等於2的exact Euclidean arithmetic。操作=modinv-nonunit-boundary;資料={"a":13,"n":26}。請依 [a,n,gcd,inverse,exists,boundary] 欄序回答。

  • G001 — 整數a與模數n大於等於2的exact Euclidean arithmetic。操作=modinv-nonunit-boundary;資料={"a":13,"n":26}。請依 [a,n,gcd,inverse,exists,boundary] 欄序回答。

定義與適用範圍

gcd(a,n)>1 時共同因數整除 au+nv,不可能等於 1,故沒有逆元;null 表示不存在。

逐步推導

S001 · implies

操作前

a=13; n=26≥2

操作後

compute gcd and a Bezout certificate before inversion

條件:無

逆元存在性需要互質;先保留模數條件。

步驟識別與依賴

規則:modular_domain · 依賴:G001

S002 · implies

操作前

divide 13 by 26

操作後

13=0·26+13

條件:無

下一步改用除數與餘數,非零餘數嚴格下降。

步驟識別與依賴

規則:euclidean_division · 依賴:G001, S001

S003 · implies

操作前

divide 26 by 13

操作後

26=2·13+0

條件:無

下一步改用除數與餘數,非零餘數嚴格下降。

步驟識別與依賴

規則:euclidean_division · 依賴:G001, S002

S004 · calculation

操作前

a·x := mul(13, 1)

操作後

a·x = 13

條件:無

乘回原本帶符號的 a。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S003

S005 · calculation

操作前

n·y := mul(26, 0)

操作後

n·y = 0

條件:無

同時保留模數係數。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S004

S006 · calculation

操作前

Bezout value := sum(13, 0)

操作後

Bezout value = 13

條件:無

兩項相加應等於最後非零餘數 gcd。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S005

S007 · implies

操作前

gcd(13,26)=13>1

操作後

no u can satisfy a·u≡1 (mod n)

條件:無

若有逆元便有 au+nv=1,但左邊被共同因數 g 整除而右邊不被整除,矛盾。

步驟識別與依賴

規則:nonunit_obstruction · 依賴:G001, S006

S008 · implies

操作前

inverse does not exist

操作後

inverse field=null; exists=false

條件:無

null 表示沒有逆元,不是假造的整數0代表元。

步驟識別與依賴

規則:undefined_inverse · 依賴:G001, S007

逐步反向核對

  • S008 · premise_and_result_audit — 核對整數等式、餘數範圍與 gcd 條件,不把同餘當整數相等。
  • S007 · premise_and_result_audit — 核對整數等式、餘數範圍與 gcd 條件,不把同餘當整數相等。
  • S006 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Bezout value,不以小數近似替代。
  • S005 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 n·y,不以小數近似替代。
  • S004 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 a·x,不以小數近似替代。
  • S003 · premise_and_result_audit — 核對整數等式、餘數範圍與 gcd 條件,不把同餘當整數相等。
  • S002 · premise_and_result_audit — 核對整數等式、餘數範圍與 gcd 條件,不把同餘當整數相等。
  • S001 · premise_and_result_audit — 核對整數等式、餘數範圍與 gcd 條件,不把同餘當整數相等。

結論

(13, 26, 13, null, 否, nonunit_has_no_modular_inverse)

上述完整代值與條件核對得到原題答案;欄位次序及真假標記保持原始合約。

本題覆核與來源綁定

覆核日期:2026-10-26

原題、答案、步驟表達式、數值 AST 與既有歷史保持原樣;原來的候選狀態屬於來源歷史,不覆寫為形式化證明。

來源雜湊與覆核憑證
  • input commit: 0f7be61e2c22317a4075561dc822c87d881a50db
  • original question SHA-256: b674830744129304f4f3068f8a7024d22a2745878512c8a055cb6ab13f2cdeea
  • candidate record SHA-256: 936d739a73e1be0c802286e74840a954b2b7a61fb384fa5349bac4a420b7d731
  • semantic review receipt SHA-256: 6c2c6d46aded7582a11ac41a8c0b3bdde2669a53bdb6e796eea2039994a02772
  • question-first witness SHA-256: 77e43898df9efdbf8094ad81fe4ab91cf4b4bd82f481eb9b4699b73cb4da612b
  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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