欧拉定理 / 费马小定理证明

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内容:

在数论中,欧拉定理,(也称费马-欧拉定理)是一个关于同余的性质。欧拉定理表明,若n,a为正整数,且n,a互质,则:

证明:

将1~n中与n互质的数按顺序排布:x1,x2……xφ(n) (显然,共有φ(n)个数)

我们考虑这么一些数:

m1=a*x1;m2=a*x2;m3=a*x3……mφ(n)=a*xφ(n)


(1)

这些数中的任意两个都不模n同余,因为如果有mS≡mR (mod n) (这里假定mS更大一些),就有:

mS-mR=a(xS-xR)=qn,即n能整除a(xS-xR)。但是a与n互质,a与n的最大公因子是1,而xS-xR<nn,因而左式不可能被n整除。也就是说这些数中的任意两个都不模n同余,φ(n)个数有φ(n)种余数。


(2)

这些数除n的余数都与n互质: 
我们知道a,xi与n互质,则a × xi 与n互质,根据欧几里得算法,则n与(a × xi) %n也互质 。

那么这些数除n的余数,都在x1,x2,x3……xφ(n)中,因为这是1~n中与n互质的所有数,而余数又小于n.



由(1)和(2)可知,数m1,m2,m3……mφ(n)(如果将其次序重新排列)必须相应地同余于x1,x2,x3……xφ(n).

(我的理解)因为:m元素都在x元素的基础上乘了a,可能会造成元素互换,但实际上仍然是群里那phi(n)个元素而已

证明:只需证明mi != mj , mi=axi,mj=axj , 因为xi != xj ,所以mi != mj

故得出:m1*m2*m3……mφ(n)≡x1*x2*x3……xφ(n) (mod n)

或者说a^[φ(n)]*(x1*x2*x3……xφ(n))≡x1*x2*x3……xφ(n)

或者为了方便:K{a^[φ(n)]-1}≡0 ( mod n ) 这里K=x1*x2*x3……xφ(n)。

可知K{a^[φ(n)]-1}被n整除。但K中的因子x1,x2……都与n互质,所以K与n互质。那么a^[φ(n)]-1必须能被n整除,即a^[φ(n)]-1≡0 (mod n),即a^[φ(n)]≡1 (mod n),得证。


费马小定理: 只是取了p为质数的情况,使得容易得出φ(p)==p-1

a是不能被质数p整除的正整数,则有a^(p-1) ≡ 1 (mod p)

证明这个定理非常简单,由于p是质数,所以有φ(p) = p-1,代入欧拉定理即可证明。推论:对于任意正整数a,有a^p ≡ a (mod p),因为a能被p整除时结论显然成立。

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时间: 2024-07-31 01:19:47

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费马小定理证明

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同余|欧拉定理|费马小定理|扩展欧拉定理|扩展欧几里得算法

目录 同余 基本定理 欧拉定理 费马小定理 扩展欧拉定理 扩展欧几里得算法 同余 基本定理 欧拉定理 若a,m互质,则 \[ a^{\varphi\left ( m \right )}\equiv 1\left ( mod \ m \right ) \] 应用 令,,这两个数是互素的.比5小的正整数中与5互素的数有1.2.3和4,所以.计算:,而.与定理结果相符. 计算的个位数,实际是求被10除的余数.7和10互素,且.由欧拉定理知.所以. 费马小定理 若p是质数,则对于任意整数a,都有 \[

费马小定理&amp;欧拉定理

在p是素数的情况下,对任意整数x都有xp≡x(mod p).这个定理被称作费马小定理其中如果x无法被p整除,我们有xp-1≡1(mod p).利用这条性质,在p是素数的情况下,就很容易求出一个数的逆元.那上面的式子变形之后得到a-1≡ap-2(mod p),因此可以通过快速幂求出逆元. 我们先来证明一下费马小定理: 费马小定理证明: 一.准备知识 引理1:剩余系定理2 若a,b,c为任意3个整数,m为正整数,且(m,c)=1,则当ac≡bc(mod m)时,有a≡b(mod m) 证明:ac≡b

欧拉函数、欧拉定理和费马小定理

对于正整数n,欧拉函数是小于等于n的正整数中与n互质的数的数目,表示为φ(n). 性质1:对于素数p,φ(p)=p-1. 性质2:对于两个互质数p,q,φ(pq)=φ(p)*φ(q)=(p-1)(q-1).(积性函数)(待证) 性质3:若n是质数p的k次幂,φ(n)=pk-pk-1=(p-1)pk-1,因为除了p的倍数外,其他数都跟n互质. 性质4: 因为:x可以分解成p1q1×p2q2×p3q3--×pnqn (pi为x的质因数) 因为piqi两两互质,所以:φ(x)=φ(p1q1)×φ(p2

「数论基础」欧拉定理(费马小定理)

在阅读本篇之前,如果还不熟悉欧拉函数,可以参见另一篇介绍欧拉函数的「数论基础」欧拉函数. 定义:对于互质的两个正整数$a, n$,满足$a^{φ(n)} ≡ 1\  (mod\ n)$ 证明: 设集合$S$包含所有$n$以内与$n$互质的数,共有$φ(n)$个:     $S = \{ x_1, x_2, ..., x_{φ(n)} \} $ 再设集合$T$: $T = \{ a * x_1 \% n, a * x_2 \% n, ..., a * x_{φ(n)} \% n \} $ 由于$

【初等数论四大定理】欧拉定理,费马小定理

突然想整理一下几个定理及其证明. 欧拉定理 若n,a为正整数,且n,a互质,则: 费马小定理: 假如p是质数,且gcd(a,p)=1,那么 a^(p-1)≡1(mod p) 求逆元方法之一:其实是欧拉定理的特例(取质数p,phi(p)=p-1). 威尔逊定理 当且仅当p为素数时:( p -1 )! ≡ -1 ( mod p ) 威尔逊定理是判断素数的充要条件 原文地址:https://www.cnblogs.com/KonjakJuruo/p/9688185.html

【数学基础】【欧拉定理模板】【费马小定理】

费马小定理:当p是一个质数时,且a和p互质,有ap-1=1(mod p) (欧拉定理的一种特殊情况) 欧拉定理:如果a和n互质,那么aφ(n)=1(mod n) 对于任意a,b,n就有 ab=aφ(n)+b mod φ(n)(mod n) 处理b数值较大的情况 ,采用分治思想,复杂度为O(logn) int mod = n; int fastpow(int a,int b) { long long ret = 1; tmp = a; while(b) { if(b&1) ret = ret*tm

费马小定理的证明

数论: 1.费马小定理: mod:a mod p就是a除以p的余数 费马小定理:a^(p-1)≡1(mod p) 前提:p为质数,且a,p互质 互质:a和p相同的因数为1. 先来看一下≡是什么: a≡b(mod p) <=> a mod p=b mod p 注释:<=> 两边相等 在证明之前,先给出引理: (1)如果p,c互质,并且a*c≡b*c(mod p) 证明过程: ∵a*c mod p = b*c mod p ∴(a*c - b*c) mod p = 0 ∴(a-b)*c