Teoría de números: ¿cómo se encuentra el valor mínimo para un número entero [math] n [/ math], de modo que [math] \ dfrac {an + b} {c} [/ math] es un número entero donde [math] a, b, c [/ math] son ​​todos enteros?

¿Hay alguna restricción que [math] n \ ge 0 [/ math] o algo así? De lo contrario, si hay alguna solución [matemática] n [/ matemática], entonces [matemática] n-rc [/ matemática] es una solución para todos los enteros [matemática] r [/ matemática], por lo que no hay un valor mínimo para [matemáticas] n [/ matemáticas].

Aunque no podemos encontrar un mínimo, aún podemos intentar encontrar una solución.

Queremos que [math] m = \ dfrac {an + b} {c} [/ math] sea un número entero. Esto es equivalente a encontrar enteros [matemática] m, n [/ matemática] tal que [matemática] -an + cm = b [/ matemática].

Sea [math] k = \ gcd (a, c) [/ math] y sea [math] a = ka_1 [/ math] y [math] c = kc_1 [/ math], donde [math] \ gcd (a_1, c_1) = 1 [/ matemáticas]. Entonces, necesitamos encontrar [matemática] m, n [/ matemática] tal que [matemática] -ka_1n + kc_1m = b [/ matemática].

Si [math] b [/ math] no es divisible por [math] k [/ math], entonces no hay soluciones. De lo contrario, deje que [math] b = kb_1 [/ math]. Ahora, queremos soluciones para [math] -ka_1n + kc_1m = kb_1 [/ math], es decir, [math] -a_1n + c_1m = b_1 [/ math].

Entonces, necesitamos un número entero [math] n [/ math] tal que [math] a_1n + b_1 \ equiv 0 \ pmod {c_1} [/ math]. Como [math] \ gcd (a_1, c_1) = 1 [/ math], podemos encontrar un número entero [math] a_1 ^ {- 1} [/ math] tal que [math] a_1a_1 ^ {- 1} \ equiv 1 \ pmod {c_1} [/ math]. (Esto se puede hacer usando el Algoritmo Euclidiano). Entonces, cualquier [matemática] n [/ matemática] tal que [matemática] n \ equiv -b_1a_1 ^ {- 1} \ pmod {c_1} [/ matemática] es una solución.

Sea b = cq + r
Como an + b es divisible por c,
an + b [matemáticas] \ equiv [/ matemáticas] 0 (mod c)
entonces
an [math] \ equiv [/ math] -b (mod c)
Esto tiene una solución si y solo si gcd (a, c) | (-si)
y la solución es n = [matemáticas] \ dfrac {r} {mcd (a, c)} [/ matemáticas]