歐拉定理

上一篇我講了費馬小定理,後來聽人說它是歐拉定理的一種特殊情況。那麼本篇我就來學習一下歐拉定理。

歐拉函數

\Phi(n)是歐拉函數,其中n是正整數,\Phi(n)則表示小於n而與n互質的正整數的個數。比如\Phi(10)=4,因為小於10的正整數中只有{1,3,7,9}與10互質。

剩餘系

歐拉函數跟剩餘系的定義有直接關聯。下面是我的理解:

  • 剩餘系:對於任何正整數n,非n的倍數的集合的子集就是n的剩餘系。
  • 完全剩餘系:在包含了所有非n倍數的整數的集合中,剔除「對n求模同餘」的整數,使任意兩個數對n求模都不同餘。
  • 既約剩餘系(縮系):在n的完全剩餘系中,剔除不與n互質的數。

可知\Phi(n)就是n的既約剩餘數的項數。

歐拉定理

若n、a為正整數,且n與a互質,則有:

a^{\Phi(n)}≡1\pmod n

證明

若正整數n的縮系為\{a_1,a_2,\cdots,a_{\Phi(n)}\},則\{aa_1,aa_2,\cdots,aa_{\Phi(n)}\}也是n的縮系,則有:

\prod_{i=1}^{\Phi(n)}a_i≡\prod_{i=1}^{\Phi(n)}aa_i≡a^{\Phi(n)}\prod_{i=1}^{\Phi(n)}a_i\pmod n

則推出:

a^{\Phi(n)}≡1\pmod n

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