欧拉定理学习_欧拉定理a^/phivar_lishu_hyw的博客-程序员秘密

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欧拉定理

对于个正整数 a , n a,n a,n,若 a , n a,n a,n互质,则有 a φ ( n ) ≡ 1 ( m o d   n ) a^{\varphi(n)}\equiv1(mod\ n) aφ(n)1(mod n)

证明

先证明两个小性质

设小于等于n且与 n n n互质的 φ ( n ) \varphi(n) φ(n)数分别是 p 1 , p 2 , ⋯   , p φ ( n ) p_1,p_2,\cdots,p_{\varphi(n)} p1,p2,,pφ(n),集合A为 { a p 1 , a p 2 , ⋯   , a p φ ( n ) } \{ap_{1},ap_{2},\cdots,ap_{\varphi(n)}\} { ap1,ap2,,apφ(n)}
1.有 ∀ x 1 , x 2 ≤ φ ( n ) , a p φ ( x 1 ) \forall x_1,x_2\le\varphi(n),a p_{\varphi(x_1)} x1,x2φ(n),apφ(x1) a p φ ( x 2 ) ap_{\varphi(x_2)} apφ(x2)不模 n n n同余
反证法证明,若同余则有
a × p φ ( x 1 ) ≡ r ( m o d   n ) a\times p_{\varphi(x_1)}\equiv r(mod \ n) a×pφ(x1)r(mod n), a × p φ ( x 2 ) ≡ r ( m o d   n ) a\times p_{\varphi(x_2)}\equiv r(mod\ n) a×pφ(x2)r(mod n)
两式相减得
a × ( p φ ( x 2 ) − p φ ( x 1 ) ) ≡ 0 ( m o d n ) a\times(p_{\varphi(x_2)}-p_{\varphi(x_1)})\equiv 0(mod n) a×(pφ(x2)pφ(x1))0(modn)
由于 a , n a,n a,n互质,则矛盾
所以对于集合 { a p 1 , a p 2 , ⋯   , a p φ ( n ) } \{ap_{1},ap_{2},\cdots,ap_{\varphi(n)}\} { ap1,ap2,,apφ(n)}中任意两个元素都与 n n n不同余
2.集合中任意元素模 n n n的余数都与 n n n互质,所以集合 A A A的余数集合为 A A A

证明定理

∏ i = 1 φ ( n ) a p φ ( n ) ≡ a φ ( n ) ∏ i = 1 φ ( n ) p φ ( n ) ≡ ∏ i = 1 φ ( n ) p φ ( n ) ( m o d   p ) \prod \limits_{i=1}^{\varphi(n)} ap_{\varphi(n)}\equiv a^{\varphi(n)}\prod \limits_{i=1}^{\varphi(n)} p_{\varphi(n)} \equiv \prod \limits_{i=1}^{\varphi(n)}p_{\varphi(n)} (mod\ p) i=1φ(n)apφ(n)aφ(n)i=1φ(n)pφ(n)i=1φ(n)pφ(n)(mod p)
整理得
a φ ( n ) ≡ 1 ( m o d   p ) a^{\varphi(n)}\equiv1 (mod\ p) aφ(n)1(mod p)

广义欧拉定理

a b ≡ a b m o d   φ ( m )                  gcd ⁡ ( a , m ) = 1 a^b\equiv a^{bmod\ \varphi(m)}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \gcd(a,m)=1 ababmod φ(m)                gcd(a,m)=1
a b ≡ a b                               gcd ⁡ ( a , m ) ≠ 1 , b < φ ( m ) a^b\equiv a^{b}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \gcd(a,m)\not=1,b<\varphi(m) abab                             gcd(a,m)=1,b<φ(m)
a b ≡ a ( b m o d   φ ( m ) ) + φ ( m )        gcd ⁡ ( a , m ) ≠ 1 , b ≥ φ ( m ) a^b\equiv a^{(bmod\ \varphi(m))+ \varphi(m)}\ \ \ \ \ \ \gcd(a,m)\not=1,b\ge\varphi(m) aba(bmod φ(m))+φ(m)      gcd(a,m)=1,bφ(m)

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