Calculadora do teorema chinês do resto (TCR) — Resolva congruências simultâneas
Resolva um sistema de congruências simultâneas x ≡ a₁ (mod n₁), x ≡ a₂ (mod n₂)... com o teorema chinês do resto. Verifica automaticamente se os módulos são coprimos entre si e devolve a menor solução não negativa e a solução geral.
Exemplo resolvido: o problema do "número desconhecido" do Sunzi Suanjing
Um problema clássico do Sunzi Suanjing (o "Clássico matemático de Sun Tzu"), um texto aritmético chinês datado de aproximadamente os séculos III a V, frequentemente citado como a origem do teorema chinês do resto. A pergunta "qual número deixa resto 2 ao ser dividido por 3, resto 3 ao ser dividido por 5 e resto 2 ao ser dividido por 7?" tem como resposta 23, módulo 105.
| Condição 1 | x ≡ 2 (mod 3) |
|---|---|
| Condição 2 | x ≡ 3 (mod 5) |
| Condição 3 | x ≡ 2 (mod 7) |
| Solução | x ≡ 23 (mod 105) |
O que é o teorema chinês do resto
O teorema chinês do resto resolve sistemas de congruências do tipo **«que número deixa 2 ao dividi-lo por 3, 3 por 5 e 2 por 7?»**. Se os módulos forem todos coprimos, existe exatamente uma solução dentro do intervalo que o seu produto fixa. Esta ferramenta toma até cinco congruências e devolve a menor solução não negativa junto com a geral.
**Só se atende a forma clássica: aquela em que todos os módulos são coprimos.** Se dois deles partilharem um divisor maior que um, o sistema não se resolve por esta via e uma mensagem o adverte; o teorema generalizado para módulos não coprimos fica fora do alcance. **Os módulos há de ser inteiros de 2 ou mais**, e os restos normalizam-se por si ao intervalo de zero até menos do que o seu módulo, de modo que se admitem valores iguais ou superiores ao módulo, e também negativos. A aritmética corre sobre inteiros de precisão arbitrária, portanto não há limite de dígitos.
Como usar a calculadora
- Informe o resto e o módulo Para cada congruência, dê o resto a e o módulo n. Representam x ≡ a (mod n).
- Acrescente mais congruências Use «acrescentar congruência» para alinhar até cinco. Quantas mais houver, mais amplo o intervalo — o produto dos módulos — em que a solução segue sendo única.
- Resolva Prima resolver e obtém a menor solução não negativa junto com a solução geral módulo o produto dos módulos.
- Siga o desenvolvimento Para cada congruência listam-se Nᵢ (o produto dos módulos retirado o próprio) e Mᵢ (o inverso de Nᵢ). Servem para contrastar uma solução feita à mão.
- Exigem-se módulos coprimos Uma mensagem que diga que os módulos não são coprimos significa que dois partilham um divisor — 4 e 6, por exemplo. Reveja a combinação.
Dicas para aproveitar melhor
- Se os módulos (nᵢ) não forem coprimos entre si, você receberá um erro — por exemplo, mod 4 e mod 6 compartilham o fator 2, então esta calculadora não consegue resolver esse sistema (seria necessário o TCR generalizado).
- Não é preciso reduzir o resto aᵢ você mesmo: mesmo que seja negativo ou maior que nᵢ, a calculadora o normaliza internamente para mod nᵢ antes de resolver.
- Você pode adicionar de 2 a 5 congruências. Isso é útil para quebra-cabeças que exigem que um número satisfaça três ou mais condições periódicas ao mesmo tempo, como o clássico enigma de "adivinhar o número de soldados".
- A solução geral é exibida como x ≡ resultado (mod N): somar qualquer múltiplo de N ao resultado ainda satisfaz todas as congruências originais.
Onde o teorema ajuda
Exercícios de teoria dos números e preparação de exames
Serve para contrastar uma resposta feita à mão. Como também aparecem Nᵢ e Mᵢ, pode delimitar onde se meteu o lapso.
Estudar algoritmos criptográficos
A otimização CRT que acelera a decifragem RSA aplica este teorema diretamente. Pode seguir o mecanismo em números.
Achar quando coincidem ciclos
Os instantes em que sucessos de períodos distintos caem juntos podem escrever-se como um sistema de congruências.
Reproduzir o problema clássico
O «número desconhecido» do Sunzi Suanjing — que deixa 2 ao dividir por 3, 3 por 5 e 2 por 7 — é 23 módulo 105. Informe-o tal e qual e verifique.
Quando quiser as ferramentas afins de teoria dos números
Para inversos e congruências em si, veja aritmética modular; para máximos divisores comuns, MDC e MMC; para a fatoração, fatoração em primos.
Termos sobre o teorema chinês do resto
- Teorema chinês do resto
- O teorema que afirma que um sistema de congruências com módulos coprimos tem solução única módulo o seu produto.
- Congruência
- Uma expressão da forma x ≡ a (mod n), que diz que o resto de x ao dividi-lo por n é igual a a.
- Módulo
- O número pelo qual se divide. Aqui limita-se a inteiros de 2 ou mais.
- Coprimos
- Dois inteiros cujo máximo divisor comum é 1. O teorema clássico exige que dois quaisquer dos módulos sejam coprimos.
- Coprimos dois a dois
- De três ou mais números: que dois quaisquer tomados deles sejam coprimos. Um conjunto pode ter máximo divisor comum 1 sem ser coprimo dois a dois.
- Inverso modular
- O x que satisfaz a·x ≡ 1 (mod n). No teorema aparece ao achar Mᵢ, o inverso de Nᵢ.
- Algoritmo de Euclides estendido
- O algoritmo que rende os coeficientes de Bézout junto com o máximo divisor comum. É o que calcula um inverso modular.
- Solução geral
- A menor solução não negativa junto com todo múltiplo inteiro do produto dos módulos somado a ela, escrita na forma x ≡ 23 (mod 105).
Perguntas frequentes
Curiosidade — De um texto aritmético do século III à aceleração da criptografia RSA
O teorema chinês do resto remonta a um problema do Sunzi Suanjing, um clássico aritmético chinês que se acredita datar de aproximadamente os séculos III a V d.C. Seu famoso enigma do "número desconhecido" — encontrar um número que deixe restos 2, 3 e 2 ao ser dividido por 3, 5 e 7, respectivamente — já capturava a ideia essencial por trás do teorema moderno: reconstruir um número desconhecido a partir de vários restos de divisão.
Uma das aplicações práticas mais importantes do teorema chinês do resto hoje é acelerar a descriptografia RSA. A descriptografia RSA exige elevar um número grande a uma potência módulo um composto n = p × q, onde p e q são primos grandes. Em vez de trabalhar diretamente módulo n, o TCR permite realizar o cálculo de forma independente módulo p e módulo q e depois recombinar os resultados — uma técnica conhecida como CRT-RSA que, em teoria, pode acelerar a descriptografia em quase quatro vezes, e que está implementada em muitas bibliotecas criptográficas.
Esta ferramenta suporta a forma clássica do teorema, que exige que todos os módulos sejam coprimos entre si. Quando os módulos compartilham fatores comuns (por exemplo, mod 4 e mod 6), às vezes ainda existe uma solução, mas determiná-la e calculá-la exige o teorema chinês do resto generalizado, que está fora do escopo desta ferramenta.