BAB III KONGRUENSI
3.1 Pengertian
Jika kita berbicara konsep kongruensi sebenarnya hal ini secara
tidak langsung sudah didapatkan pada pelajaran matematika Sekolah
Dasar, hanya saja istilah yang digunakan sedikit berbeda yaitu bilangan
jam atau bilangan bersisa. Cara yang dilakukan biasanya diperagakan
dengan menggunakan jam sebagi media dalam operasi yang berlaku, baik
jumlah maupun pengurangan. Dalam bilangan jam enaman, jika
dioperasikan dengan menggunakan jam maka bilangan bulat yang
digunakan adalah 0, 1, 2, 3, 4, dan 5. Sedangkan bilangan bulat lainnya
dapat direduksi yaitu dengan cara membagi bilanmgan tersebut dengan
6 dan bilangan yang digunakan adalah sisa dari pembagian tersebut.
Contoh:
14 dalam jam enaman dapat direduksi menjadi 2, karena 14 jika dibagi 6
bersisa 2.
21 dalam jam enaman dapat direduksi menjadi 3, karena 21 jika dibagi 6
bersisa 3.
61 dalam jam enaman dapat direduksi menjadi 1, karena 61 jika dibagi 6
bersisa 1.
dan seterusnya.
Berdasarkan proses reduksi dan operasi yang ada pada bilangan jam,
14
2 karena jika 14 dibagi 6 bersisa 221
3 karena jika 21 dibagi 6 bersisa 361
1 karena jika 61 dibagi 6 bersisa 1Pernyataan di atas dapat pula dinyatakan dengan
14
2 karena 14 – 2 = 12 dan 12 habis dibagi 621
3 karena 21 – 3 = 18 dan 18 habis dibagi 661
1 karena 61 – 1 = 60 dan 60 habis dibagi 6.Berdasarkan contoh di atas terlihat bahwa sesungguhnya konsep
kongruensi adalah pengkajian secara lebih mendalam tentang
keterbagian pada bilangan bulat dan sifat-sifatnya yang telah dipelajari
pada bab II, atau dapat pula dikatakan bahwa kongruensi adalah cara lain
untuk mengkaji keterbagian dalam bilangan bulat. Untuk jelasnya
perhatikan definisi dan teorema di bawah ini.
Definisi 3.1
Misal a, b, m
Z dan m
0, maka a disebut kongruen dengan b modulom jika a-b habis dibagi oleh m, yaitu m│a – b. Pernyataan ini dinotasikan a
b (mod m).Jika m ┼ (a-b) maka dinotasikan dengan a
∕ b (mod m).Contoh:
7
2 ( mod 5), karena 5│(7-2)34
4 ( mod 10), karena 10│(34-4)17
1 ( mod 4), karena 4│(17-1)11
∕ 4 (mod 9), karena 9 ┼ (11-4)Dengan demikian sebenarnya istilah kongruensi sering muncul dalam
kehidupan di sekitar kita. Misalnya kerja kalender yang kita gunakan
dalam tahun Masehi menggunakan bilangan bulat modulo 7 karena dalam
satu minggu terdapat 7 hari, kerja arloji menggunakan bilangan bulat
modulo 12 karena waktu yang ada dalam jam yaitu jam 01.00 – 12.00.
Banyaknya bulan dalam satu tahun menggunakan bilangan bulat modulo
12, pasaran hari dalam satu minggu menggunakan bilangan bulat modulo
5 karena terdapat pasaran hari pon, wage, kliwon, legi, pahing dan masih
banyak lagi contoh-contoh penggunaan kongruensi yang secara tidak
langsung ada disekitar kita.
Dalil 3.1
Misal a,b,c, Z, dan m N, maka berlaku sifat-sifat simetris, refleksif,
dan transitip.
a. Refleksif
a
a (mod m)b. Simetris
Jika a
b (mod m) maka b
a.(mod m)c. Transitif
Jika a
b (mod m) maka b
c (mod m)m, maka a
c (mod m)Bukti
a. Misal m
0, maka m│0.Karena m │(a-a), hal ini menurut definisi a
a (mod m), untuk setiapbilangan bulat a dan m
0.Cara lain
a
a (mod m), sebab a-a = 0 dan m│0.b. a
b (mod m), menurut definisi berarti m│a-b, sedangkan menurutdefinisi keterbagian m│a-b, dapat dinyatakan sebagai (a-b) = tm,
untuk t Z.
(a-b) = tm -(a-b) = -tm
(b-a) = (-t)m, -t Z.
m │(b-a) atau b
a (mod m)c. a
b (mod m) berarti m │(b-a)b
c (mod m) berarti m │(b-c)Menurut dalil keterbagian
m │(b-a) dapat dinyatakan dengan a-b = t1m
m │(b-c) dapat dinyatakan dengan b-c = t2m
--- +
(a-c) = (t1+t2)m, untuk t1,t2 Z
Jadi m │(a-c) atau a ≡ c(mod m)
Teorema 3.1
Misal a,b,c,d Z dan m N, maka
1. Jika a
b (mod m) maka ac
bc (mod m)Bukti
Menurut definisi keterbagian bilangan bulat berlaku
(a-b) = tm, t Z.
(a-b)c = (tm)c.
ac – bc = (tc)m
ac – bc = xm, x Z.
Karena ac-bc = xm, berarti m │ (ac-bc) atau ac = bc (mod m)
2. Jika a
b (mod m) maka a+c
b+c (mod m)Bukti
a
b (mod m) berarti m │(a-b)Menurut definisi keterbagian bilangan bulat berlaku
(a-b) = tm, t Z.
(a-b) + 0 = (tm)
(a-b) + (c-c) = (tm)
(a+c) – (b+c) = (tm)
Karena (a+c) – (b+c) = tm, berarti m │ (a+c) – (b-c) atau a+c = b+c
(mod m)
3. Jika a
b (mod m) dan c
d (mod m) maka a+c
b+d (mod m)Bukti
a
b (mod m) berarti m │(b-a)c
d (mod m) berarti m │(c-d)Menurut dalil keterbagian
m │(b-a) dapat dinyatakan dengan a-b = t1m
m │(c-d) dapat dinyatakan dengan c-d = t2m
(a+c) - (b+d) = (t1+t2)m, untuk t1,t2 Z
Jadi m │(a+c) - (b+d) atau a+c ≡ b+d (mod m)
4. Jika a
b (mod m) dan c
d (mod m) maka a-c
b-c (mod m)Bukti
a
b (mod m) berarti m │(b-a)c
d (mod m) berarti m │(c-d)Menurut dalil keterbagian
m │(b-a) dapat dinyatakan dengan a-b = t1m
m │(c-d) dapat dinyatakan dengan c-d = t2m
--- -
(a-c) - (b-d) = (t1-t2)m, untuk t1,t2 Z
Jadi m │(a-c) - (b-d) atau a-c ≡ b-d (mod m)
5. Jika a
b (mod m) dan d │m, d > 0, maka a
b (mod d)Bukti
Karena a
b (mod m) maka m │m-bJika m │a-b dan d │m, berarti d │a-b , d > 0.
Karena d │a-b berati a
b (mod d)6. Jika a
b (mod m) dan c
d (mod m) makaax + by = bx + dy (mod m), untuk x,y Z.
Bukti
a
b (mod m) berarti m │(a-b)c
d (mod m) berarti m │(c-d)Menurut dalil keterbagian
m │(c-d) dapat dinyatakan dengan c-d = t2m
(a-b)x = (t1m)x, x Z
(c-d)y = (t2m)y, y Z
--- +
(a-b)x + (c-d)y = {(t1m)x+ (t2m)y}, x,y Z
atau (ax +cy) – (bx+dy) = {(t1x)+ (t2y)}m, {(t1x)+ (t2y)} Z
atau m │(ax +cy) – (bx+dy) = atau (ax +cy) ≡ (bx+dy) (mod m)
7. Jika a
b (mod m) dan c
d (mod m) maka ac = bd (mod m)Bukti
a
b (mod m) berarti m │(a-b)c
d (mod m) berarti m │(c-d)Menurut dalil keterbagian
m │(b-a) dapat dinyatakan dengan a-b = t1m
m │(c-d) dapat dinyatakan dengan c-d = t2m
(a-b)c = (t1m)c, c Z atau (ac – bc) = (t1m)c, c Z
(c-d)b = (t2m)b, b Z atau (cb – db) = (t2m)b, b Z
--- +
(ac-bd) = (t1m)c + (t2m)b, a,b Z.
(ac-bd) = (t1c + t2b)m, (t1c + t2b) Z.
atau m │(ac – bd ) atau (ac) ≡ (bd) (mod m)
8. Jika a
b (mod m) maka an = bn (mod m)Bukti
a
b (mod m) berarti m │(a-b)m │(b-a) dapat dinyatakan dengan a-b = tm
Selanjutnya kita mengetahui bahwa
an – bn = (a-b)(an-1 + an-2b + an-3b2 + ... + bn-1)
Karena a-b │ a-b , maka
a-b │ an – bn , atau
a-b │(a-b)(an-1 + an-2b + an-3b2 + ... + bn-1)
Menurut dalil keterbagian:
Jika m │a-b dan a-b │ an – bn , maka a-b │ an – bn
Jadi a-b │ an – bn atau an
bn (mod m)Dalil 3.2
Andaikan f adalah suatu polinomial dengan koefisien-koefisien
bilangan bulat, Jika Jika a
b (mod m), maka f(a)
f(b) (mod m).Bukti
Misal f(x) = tnxn + tn-1xn-1 + tn-2xn-2 + tn-3xn-3 + ... + t1x + to
Dengan tn, tn-1, tn-2, tn-3, t1x, to
Z.Jika x = a maka f(a) = tnan + tn-1an-1 + tn-2an-2 + tn-3an-3 + ... + t1a + to
Jika x = b maka f(b) = tnbn + tn-1bn-1 + tn-2bn-2 + tn-3bn-3 + ... + t1b + to
--- -
f(a) – f(b) = tn(an - bn ) + tn-1(an-1 - bn-1 ) + tn-2(an-3 –bn-3) + ...
+ t1(a-b)
Dengan menggunakan sifat sebelumnya diperoleh
a
b (mod m) atau m │a-b sehingga m │t1(a-b)a2
b2 (mod m) atau m │a2-b2 sehingga m │ta3
b3 (mod m) atau m │a3-b3 sehingga m │t3(a2-b2)
a4
b4 (mod m) atau m │a4-b4 sehingga m │t4(a4-b4)
...
an
bn (mod m) atau m │an-bn sehingga m │tn(an-bn)
Dengan menggunakan definisi keterbagian pada bilangan bulat maka:
m │tn(an-bn) + tn-1(an-1-bn-1) + tn-2(an-2-bn-2) + tn-3(an-3-bn-3) + ... + t1(a1-b1),
hal ini berarti
m │f(a) – f(b) atau f(a)
f(b) (mod m)Perhatikan beberapa contoh berikut ini!
Perhatikan beberapa contoh berikut ini!
1. 41
1 (mod 8) hal ini berarti 8 │ (41-1) atau 8 │40. Dengan kasusyang sama maka 8│ (1- 41) atau 8 │ - 40, sehingga 1
41 (mod 8).2. Karena 0 habis dibagi oleh sebarang bilangan bulat m, dan 0 dapat
diperoleh dari hasil pengurangan sebarang dua bilangan yang sama,
maka dapat ditentukan
- 3│0
3 │5-5
5
5 (mod 3)- 7│0
7 │9-9
7
7 (mod 9)- 11│0
11 │20
20
20 (mod 9)3. 25
11 (mod 7), karena 7 │25-11 atau 7 │14.99
1 (mod 44), karena 44 │99-1 atau 44 │984. 26
1 (mod 5), karena 5 │26-1 atau 5│255 │25
5 │3.25
5 │10.25
5 │11.25
5 │100.25Apakah 7 │2(30-2)
Apakah 2.30
2.2 (mod 7)Apakah 10.30
10.2 (mod 7)5. 26
1 (mod 5), karena 5 │26-1 atau 5│2536
1 (mod 5), karena 5 │36-1 atau 5│35Apakah 5 │26+36 atau 5│1+1
Apakah 5 │(26+36) – (1+1) atau apakah 5 │62 –2
6. 13
3 (mod 5), karena 5 │13 –37
2 (mod 5), karena 5 │7–2, Apakah 91
6 (mod 5)Jika kita perhatikan contoh di atas nampak bahwa dalam kongruensi
berlaku sifat-sifat yang sama dalam pembagian bilangan bulat
3.2 Sistem Residu
Untuk membahas pengertian sistem residu, perlu diingat kembali
tentang algoritma pembagian. Menurut teorema algoritma pembagian
terdapat bilangan bulat q dan r sehingga untuk setiap bilangan bulat a
dan m berlaku hubungan a = qm +r, dengan 0 ≤ 0 < r. Selanjutnya
persamaan a = qm + r dapat dinyatakan dalm bentuk kongruensi a
q(mod m) Akibatnya, setiap bilangan bulat a kongruen modulo m dengan
salah satu bilangan bulat berikut: 0, 1, 2, 3, ... , m-1. Dengan demikian
jelaslah bahwa tidak ada sepasangpun dari bilangan-bilangan 0, 1, 2,
3, ... , m-1 yang kongruen satu sama lain. Maka m buah bilangan
tersebut dapat membentuk suatu sistem residu lengkap modulo m.
Definisi 3.3
2. Misal A = { x1, x2, x3, ... , xm }, disebut suatu sistem residu modulo m
yanglengkap jika dan hanya jika untuk setiap y (0 y <m}terdapat
satu dan hanya satu xi sedemikian sehingga y
xi (mod m) atau xi
y(mod m) y
Contoh
1. {6, 7, 8, 9, 10} adalah suatu sistem residu modulo 5 yang lengkap
sebab untuk setiap
y dan (0 y <5 ) terdapat hubungan
10
0(mod 5)9
4 (mod 5)8
3 (mo 5)7
2(mod 5)6
1(mod 5)2. {-5, 10, 27} adalah bukan suatu sistem residu modulo 5 yang lengkap
sebab:
10
1(mod 3)27
0 (mod 3)-5
/
1 (mod 3)3. {4, 25, 82, 107} adalah suatu sistem residu modulo 4 yang lengkap
sebab untuk setiap
y dan (0 y <4 ) terdapat hubungan
4
0(mod 4)82
2 (mo 5)107
3(mod 5)6
1(mod 5)Misal diberikan kongruensi 5
2 (mod 3).Bilangan-bilangan bulat yang bersisa 2 jika dibagi 3 adalah
2, (2 3), (2 2.3), (2 3.3), (2 4.3), ... , (2 (m-1).3),
= 2, 5, 8, 11, 14, ....
= ..., -10, -7, -4, -1, 2, ...
Jika keduanya digabungan didapat himpunan
{ ...., -10, -7, -4, -1, 2, 5, 8, 11, ... }
disebut sebagai himpunan residu (kongruen) 2 modulo 3 yang
dilambangkan dengan [ 2 ], sehingga:
[ 2 ] = { ...., -10, -7, -4, -1, 2, 5, 8, 11, ... }
Untuk modulo 3 terdapat tiga himpunan residu, yaitu:
[ 0 ] = { ...., -12, -9, -6, -3, 0, 3, 6, 9, .... }
[ 1 ] = { ...., -11, -8, -5, -2, 1, 4, 7, 8 , ... }
[ 2 ] = { ...., -10, -7, -4, -1, 2, 5, 8, 11, ... }
Ketiga himpunan residu modulo 3 membentuk suatu klas residu modulo 3
yaitu
{ [ 0 ], [ 1 ], [ 2 ] }
Dengan demikian untuk sebarang m Z dan m > 0, terdapat (m-1)
himpunan residu modulo m dan kelas residu modulo m yang mempunyai
(m-1) anggota, yaitu:
Dengan demikian untuk sebarang x,r
Z dan 0
r < m, makanilai-nilai x yang memenuhi hubungan x ≡ r (mod m) membentuk barisan
aritmatika sebagai berikut:
..., r-4m, 2-3m, r-2m, 2-m, r, r+m, r+2m, r+3m, ...
Dalil 3.2
Jika b ≡ c (mod m), maka (b,m) = (c,m)
Bukti.
Karena b ≡ c (mod m) berarti m │ b-c
Berdasarkan teorema sebelumnya dalam keterbagian, sehingga:
Bila (b,m) │m dan m │ b-c maka (b,m) │b-c
Bila (b,m) │b dan (b,m) │ b-c maka (b,m) │c.
Jadi bila (b,m) │m dan (b,m) │c maka (b,m) adalah pembagi persekutuan
m dan c.
Hal ini berarti (b,m)│(c,m). ...(1)
c
b (mod m) berarti m │c-bBerdasarkan teorema sebelumnya dalam keterbagian, sehingga:
Bila (c,m) │m dan m │ c-b maka (c,m) │c-b
Bila (c,m) │c dan (c,m) │ c-b maka (c,m) │b.
Jadi bila (c,m) │m dan (c,m) │b maka (c,m) adalah pembagi persekutuan
m dan b.
Hal ini berarti (c,m)│(b,m). ...(2)
Definisi 3.4
Misal { x1, x2, x3, x4, ..., xk}, selanjutnya himpunan tersebut dinamakan
sistem residu modulo m yang tereduksi jika:
1. (xi,m) = 1
2. xi
/ xj (mod m) untuk setiap i
j.3. Jika (y,m) = 1 maka y
xi (mod m) untuk i = 1,2,3, .... k, 0 y <m
Contoh
1. {1,5} adalah suatu sistem residu modulo 6 yang tereduksi, karena
a. (1,6) = 1 dan (5,6) =1
b. 5
/ 1 (mod 6)c. (7,6) =1 sehingga 7
1 (mod 6)(11,6) = 1 sehingga 11
5 (mod 6)(13,6) = 1 sehingga 13
7 (mod 6)2. {17,19} juga merupakan suatu sistem residu modulo 6 tereduksi.
Sistem ini dapat diperoleh dari sistem residu modulo 6 yang lengkap ,
dengan mengambil atau membuang anggota-anggotanya yang tidak
relatip prima dengan 6.
{17, 30, 44, 91, -3, -14} adalah sistem residu lengkap modulo 6.
Anggota sistem yang tidak relatip prima dengan 6 adalah 30, 44, -3,
-14. Setelah bilangan yang tidak relatip prima dengan 6 dibuang
diperoleh 17 dan 91, sehingga (17,91) merupakan suatu sistem residu
Ambil sistem residu modulo 6 lengkap yang lain, misalny {24, 49, 74,
33, 58, 83}. Dari himpunan tersebut yang tidak relatip prima dengan 6
adalah 24, 74, 33, dan 58, sehingga yang relatip prima dengan 6
adalah 49 dan 83.
Dengan demikian terlihat bahwa {49, 83} merupakan suatu sistem
residu modulo 6 yang terduksi.
Berdasarkan contoh 2 di atas, jelaslah bahwa suatu sistem residu
tereduksi modulo m dapat diperoleh dengan cara menghapus beberapa
anggota sistem residu lengkap modulo m yang tidak relatip prima dengan
m. Selanjutnya dapat diperhatikan bahwa semua sistem residu tereduksi
modulo m akan mempunyai banyak anggota yang sama, yaitu suatu
bilangan yang biasanya disimbulkan dengan fungsi -Euler.
Teorema 3.2
1. Bilangan (m) merupakan banyaknya biangan bulat positip kurang
dari atau sama dengan m yang relatif prima denganm.
2. Diberikan (a,m) = 1
Jika r1, r2, r3, ... rn sebagai sistem residu lengkap modulo m, maka ar1,
ar2, ar3, ... arn juga merupakan sistem residu lengkap modulo n.
Bukti
Menurut teorem keterbagian
Jika (a,m) = 1 maka (ar,m) = 1
Banyaknya bilangan ar1, ar2, ar3, ... arn sama dengan r1, r2, r3, ... rn.
ari
/ arj (mod m), bila i
j.Akan tetapi menurut teorema yang lain terlihat bahwa ari
arj (mod m),dan (a,m) = 1.
Dengan demikian haruslah i = j.
Dalil 3.3
Jika (a,m) = 1, maka a (m)
1 (mod m)Contoh
1. Untuk m = 4, (4) = 2
2. Untuk m = 25, (25) = 20
3. Untuk m = 3, (3) = 2
4. Untuk m = 10, (10) = 4
5. Tentukan 0 x < 5 sedemikiam sehingga 9101
x (mod 5)Jawab.
Untuk m = 5, maka (5) = 4 sehingga
94
x (mod 5)
1 (mod 5)9101 = 9100.9 1
(94)25.9 (mod 5)
9 (mod 5)
4 (mod 5)diperoleh x = 4.
6. Tentukan 0 x < 19 sedemikiam sehingga 43200
p (mod 19)Jawab.
Untuk m = 19, maka (19) = 18 sehingga
4319
p (mod 5)
1 (mod 19) karena (43,19) = 1
1. 43.43 (mod 19)
1.5.5 (mod 19)
6 (mod 19)diperoleh p = 6.
7. Carilah angka terakhir dari 2 500.
Jawab
Untuk menentukan angka terakhir dari 2 500. maka persoalan di atas
harus dipangang sebagai y
x (mod 10) y
x (mod 2) dan y
x (mod 5)2
0 (mod 2), sehingga 2 500
0 (mod 2) (5) = 4 dan 5 ┼ 2 maka 2 4
1 (mod 5)2 500
(2 4 )125
1 (mod 5)2 500
0 (mod 2) → 2 500
6 (mod 2)2 500
1 (mod 5) → 2 500
6 (mod 5)2 500
6 (mod 2) dan 2 500
6 (mod 5), maka2 500
0 (mod 2.5) atau 2 500
6 (mod 10).Jadi angka terakhir dari 2 500 adalah 6.
8. Carilah angka terakhir dari 3600.
Jawab
Untuk menentukan angka terakhir dari 3 600. maka persoalan di atas
harus dipangang sebagai y
x (mod 10) y
x (mod 2) dan y
x (mod 5)3
1 (mod 2), sehingga 3 600
1 (mod 2)3 500
(3 4 )150
1 (mod 5)3 600
1 (mod 2) dan 3 600
1 (mod 5)3 600
1 (mod 2.5) atau 3 600
1 (mod 10).4.3 Kongruensi Linear
Kongruensi mempunyai beberapa sifat yang sama dengan persamaan
dalam Aljabar. Dalam Aljabar, masalah utamanya adalah menentukan
akar-akar persamaan yang dinyatakan dalam bentuk f(x) = 0, f(x) adalah
polinomial. Demikian pula halnya dengan kongruensi, permasalahannya
adalah menentukan bilangan bulat x sehingga mememnuhi kongruensi
f(x)
0 (mod m)Definisi
Jika r1, r2, r3, ... rm adalah suatu sistem residu lengkap modulo m.
Banyaknya selesaian dari kongruensi f(x)
0 (mod m) adalah banyaknyari sehingga f(ri)
0 (mod m)Contoh:
1. f(x) = x3 + 5x – 4
0 (mod 7)Jawab
Selesaiannya adalah x = 2, karena
f(2) = 23 + 5(2) – 4 = 14
0 (mod 7)Untuk mendapatkan selesaian kongruensi di atas adalah dengan
mensubstitusi x dari 0, 1, 2, 3, ...., (m-1).
2. x3 –2x + 6
0 (mod 5)Jawab
Selesaiannya adalah x = 1 dan x = 2, sehingga dinyatakan dengan
x
1 (mod 5) dan x
2 (mod 5).3. x2 + 5
0 (mod 11)Jawab
Tidak mempunyai selesaian, karena tidak ada nilai x yang memenuhi
kongruensi tersebut.
Bentuk kongruensi yang paling sederhana adalah kongruensi yang
berderajat satu dan disebut dengan kongruensi linear. Jika dalam aljabar
kita mengenal persamaan linear yang berbentuk ax = b, a
0, makadalam teori bilangan dikenal kongruensi linear yang mempunyai bentuk
ax
b (mod m).Definisi
Kongruensi sederhana berderajat satu atau yang disebut kongruensi linear
mempunyai bentuk umum ax
b (mod m), dengan a,b,m Z , a
0,Kongruensi sederhana berderajat satu atau yang disebut kongruensi linear
selesaian. Jika (a,m) = 1, maka kongruensi linear ax
b (mod m) hanyamempunyai satu selesaian.
Bukti.
Kongruensi linear ax
b (mod m) mempunyai selesaian, berarti m │ax –d
maka sebarang selesaiannya berbentuk x = xo + k. d
dimana seluruhnya memenuhi kongruensi dan seluruhnya mempunyai d
selesaian.
Hanya mempunyai 1 selesaian yaitu x
9 (mod 12)2. 6x
9 (mod 15)Jawab
Karena (6,15) = 3 atau 6 dan 15 tidak relatif prima dan 3│ 9, maka
kongruensi di atas mempunyai 3 selesaian (tidak tunggal).
x
9 (mod 15), x
9 (mod 15), dan x
14 (mod 15).3. 12x
2 (mod 18)Jawab
Karena (18,12) = 4 dan 4 ┼ 2, maka kongruensi 12x
2 (mod 18)tidak mempunyai selesaian.
4. 144x
216 (mod 360)Jawab
Karena (144,360) = 72 dan 72│ 216, maka kongruensi 144x
216(mod 360) mempunyai 72 selesaian.
Selesaian tersebut adalah x
4 (mod 360), x
14 (mod 360), .... , x
359 (mod 360).5. Bila kongruensi 144x
216 (mod 360) disederhanakan denganmenghilangkan faktor d, maka kongruensi menjadi 2x
3 (mod 5).Kongruensi 2x
3 (mod 5) hanya mempunyai satu selesaian yaitu x
4 (mod 5).
Pada kongruensi ax
b (mod m) jika nilai a,b, dan m besar, akanmemerlukan penyelesaian yang panjang, sehingga perlu disederhanakan
penyelesaian tersebut.
ax
b (mod m) ↔ m│ (ax –b) ↔ (ax-b) = my, y Z.ax – b = my ↔ my + b = ax ↔ my
- b (mod a) dan mempunyaiselesaian yo.
Sehingga dari bentuk my + b = ax dapat ditentukan bahwa myo + b
Atau dapat dinyatakan dalam bentuk:
Selesaian kongruensi linear di atas adalah
Selesaian kongruensi linear di atas adalah
x
-36 (mod 49)x
13 (mod 25)Cara di atas dapat diperluas untuk menentukan selesaian kongruensi
linear dengan
Menentukan yo dengan mencari zo
Menentukan wo dengan mencari wo
Menentukan vo dengan mencari wo, dan seterusnya.
Contoh
1. Selesaikan kongruensi 82x
19 (mod 625)Jawab
82x
19 (mod 625)
625y
-19 (mod 82)51y
-19 (mod 82)
82z
19 (mod 51)31z
19 (mod 82)
51v
-19 (mod 31)
31w
19 (mod 20)11w
19 (mod 20)
20r
-19 (mod 11)9r
-19 (mod 11)9r
3 (mod 11)
11s
-3 (mod 9)2s
-3 (mod 9)
9t
3 (mod 2)t
3 (mod 2)---
Jadi to = 3, sehingga:
so = (9to-3)/2 = (27-3)/2 = 12
ro = (11so+3)/9 = (132+3)/9 = 15
wo = (20ro+19)/11 = (300+19)/11 = 29
vo = (31wo-19)/20 = (899-19)/20 = 44
zo = (51vo+19)/31 = (2244 +19)/31 = 73
yo = (82zo-19)/51 = (5986-19)/51 = 117
xo = (625yo+19)/82 = (73126+19)/82 = 892
Selesaian kongruensi di atas adalah
Teorema
Jika (a,m) = 1 maka kongruensi linear ax
b (mod m) mempunyaiselesaian x = a(m)-1b, dimana (m) adalah banyaknya residu didalam
sistem residu modulo m tereduksi.
Bukti.
Menurut teorem Euler jika (a,m) = 1 maka a(m)-1 = 1.
ax
b (mod m)a. a(m)-1 .x
b a(m)-1 (mod m)a (m)
b a(m)-1 (mod m)Karena a (m)
1 (mod m) dan a (m) x
b a(m)-1 (mod m)Maka 1.x
b a(m)-1 (mod m)x
b a(m)-1 (mod m)x
a(m)-1 b (mod m)Contoh
1. Selesaikan 5x
3 (mod 13)Jawab
Karena (5,13) = 1
Maka kongruensi linear 5x
3 (mod 13) mempunyai selesaianx
3.5 (13) –1 (mod 13)
3.5 12 –1 (mod 13)
3.(-1)5 5 (mod 13), karena 52
-1 (mod 13)
11 (mod 13)4.4 Kongruensi Simultan
Sering kita dituntut secara simultan untuk menentukan selesaian
yang memenuhi sejumlah kongruensi. Hal ini berarti dari beberapa
kongruensi linear yang akan ditentukan selesaiannya dan memenuhi
masing-masing kongruensi linear pembentuknya.
Contoh
1. Diberikan dua kongruensi (kongruensi simultan)
x
3 (mod 8)x
7 (mod 10)Karena x
3 (mod 8), maka x = 3 + 8t (tZ).Selanjutnya x = 3 + 8t disubstitusikan ke x
7 (mod 10), makadiperoleh
3 + 8t
7 (mod 10) dan didapat8t
7-3 (mod 10)8t
4 (mod 10)Karena (8,10) = 2 dan 2 │4 atau 2 │7-3, maka kongruensi 8t
4 (mod8t
4 (mod 10)4t
2 (mod 5)t
3 (mod 5)Jadi t
3 (mod 5) atau t
8 (mod 10)Dari t
3 (mod 5) atau t = 3 + 5r (rZ) dan t
8 (mod 10) atau x =3 + 8t
Selanjutnya dapat dicari nilai x sebagai berikut:
x = 3 + 8t
= 3 + 8(3+5r)
= 3 + 24 + 40r
= 27 + 40r atau x
27 (mod 40) atau x
27 (mod [8,10])2. Diberikan kongruensi simultan
x
15 (mod 51)x
7 (mod 42)Selesaian
Karena (51,42) = 3 dan 15
/ 7 (mod 3) atau 3 ┼ 15 –7 , makakongruensi simultan di atas tidak mempunyai selesaian.
Teorema 3
Kongruensi simultan
x
a (mod m)x
b (mod n)dapat diselesaikan jika
x
xo (mod [m,n])Menurut teorema sebelumnya mk
b-a (mod n) dapat diselesaikan jika d│b-a, d = (m,n) atau dengan kata lain kondisi kongruensi a
b (modDari teorema sebelumnya jika d = (m,n) maka ( d
Misalkan selesaian yang dimaksud adalah k = ko sehingga selesaian
k
ko (mod1. Tentukan selesaian kongruensi linear di bawah ini
a. 3x
2 (mod 5)2. Tentukan selesaian kongruensi simultan berikut ini.
10 x
14 (mod 8)b. x
5 (mod 11)x
3 (mod 23)3. Selesaiakan kongruensi linear dengan metode myo + b = ax ↔ xo =
a b myo :
a. 353x
19 ( mod 400)b. 49x
5000 ( mod 999)c. 589x