Imagine que queiramos dividir
chocolates para
crianças de forma que cada criança receba
chocolates e que sobrem
chocolates no final. Se tivermos que
, então desses
chocolates restantes, poderíamos pegar mais
chocolates e dar mais um para cada criança, o que significa que cada criança receberia
chocolates, uma contradição. Logo temos provado que
para valores positivos.
Para valores negativos, isso pode ser generalizado como
. A prova por contradição seria parecida com a anterior, onde poderíamos distribuir um excedente de
itens do suposto resto e alterando o suposto quociente.
Sendo então
, logo
, consequentemente
e finalmente
.
Agora, vamos ao seu programa.
Primeiro:
r = a - b*q;
Ora, isso é exatamente o que está na equação acima.
Também podemos deduzir que se
, então
. Se
, então
. Disso dá para se chegar ao testar as quatro combinações de sinais de
e
(e também o zero para
) que
e com isso que
.
Também dá para se concluir a partir de
que
, e com isso
.
Assim sendo, para que tenhamos
, é porque
. E é nesse caso que se entra no if
.
Dentro do if
, sabemos que
. Assim sendo, temos que
. Uma vez que
, então
e com isso
.
Ter a hipótese de que
é absurda porque significaria que
, e o resultado de um módulo não pode ser negativo e o caso do zero não entra nesse if
. Assim sendo, temos que
e portanto
.
Se não entrar no if
, o próprio
já garante que
porque módulos não podem ser negativos, e essa condição também o impede de alcançar ou ultrapassar o valor de
.
Unificando os casos em que entra ou não no if
, temos que
.
O caso onde o módulo faz diferença dentro do if
é quando
e
.
O valor somado ao resto dentro do if
está correto porque ao somar
, é como se fingíssimos que um chocolate a mais foi dado para cada criança, o que deve deixar o resto resultante igual. Como já explicado acima, isso não viola a condição de que
, e de fato, serve exatamente para colocar o valor do resto na faixa esperada, e portanto fica tudo certo.