码迷,mamicode.com
首页 > 其他好文 > 详细

欧拉定理

时间:2019-09-19 21:33:48      阅读:100      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:span   个数   therefore   splay   bec   begin   练习题   lin   一个   

欧拉定理

\(gcd(a,m)=1\),则
\[a^{\phi(m)} \equiv 1 \pmod m\]

\(\phi(m),m>1\)表示\(\le m\)的数中与\(m\)互质的正整数的个数

证明

设与\(m\)互质的数为\(b_1,b_2,...,b_{\phi(m)}\)

\(\because gcd(a,m)=1\)

\(\therefore ab_1,ab_2,...,ab_{\phi(m)}\)都与\(m\)互质,且均不相同

\(\therefore \{ b\}\)中,每个数都与\(\{ab\}\)中的一个数同余,且一一对应。

\(\therefore a^{\phi(m)}\prod_{i=1}^{\phi(m)}b_i \equiv \prod_{i=1}^{\phi(m)}ab_i\equiv \prod_{i=1}^{\phi(m)} b_i \pmod m\)

\(\therefore m|a^{\phi(m)}\prod_{i=1}^{\phi(m)}b_i-\prod_{i=1}^{\phi(m)}b_i\)

\(m|(a^{\phi(m)}-1 \prod_{i=1}^{\phi(m)}b_i\)

\(\because gcd(m,\prod_{i=1}^{\phi(m)}b_i)=1\)

\(\therefore m|a^{\phi(m)}-1\)

即有\(a^{\phi(m)}\equiv 1\pmod m\)

费马小定理

\(p\)为质数,则
\[a^{p-1}\equiv 1 \pmod m\]

\(\because \text{此时},\phi(p)=p-1\)

可见,费马小定理欧拉定理的一种特殊情况

扩展欧拉定理

\(gcd(a,m) \ne 1\)

先看\(gcd(a,m)=1\)
\[a^c \equiv a^{c \bmod \phi(m)} \pmod m\]

...

\(gcd(a,m) \ne 1,c<\phi(m)\)
\[a^c \equiv a^{c}\bmod m\]

无需证明

\(gcd(a,m) \ne 1,c \ge \phi(m)\)时,
\[a^c \equiv a^{c \bmod \phi(m)+\phi(m)}\pmod m\]

证明

\(p\)\(a\)的质因子,令\(m=s \times p^r,gcd(s,p)=1\)

\(p^{\phi(s)} \equiv 1 \pmod m\)

\(\because \text{s不含因子p}\)

\(\therefore \phi(s)|\phi(m)\)

\(\therefore p^{\phi(m)} \equiv 1 \pmod s\)

\(\to p^{k \phi(m)}\equiv 1 \pmod s\)

$\to p^{k \phi(m)+r}\equiv p^r \pmod {s \times p^r} $

$\to p^{k \phi(m)+r+c}\equiv p^{r+c} \pmod m $

\(\because k,c \in \mathbb{N}^+\)

\(\therefore \text{上述可表述为:若}c \ge r,\text{则} p^c \equiv p^{k \phi(m)+c} \pmod m\)

\(a\)中含有因子\(p^k,c \ge \phi(m) \ge r\)

\[(p^k)^c \equiv q^{kc} \equiv p^{k \phi(m)+c} \equiv (p^k)^{\phi(m)+c} \equiv (p^k)^{t \phi(m)+c} \pmod m,t \in \mathbb{N^+}\]

\[\to (p^k)^c \equiv (p^k)^{c \bmod \phi(m)+\phi(m)},\text{保证指数}\ge \phi(m)\]

\(a\)的每个因子满足上式

根据同余的性质 则\(a^c \equiv a^{c \bmod \phi(m)+\phi(m) \pmod m}\)

于是
\[a^b =\begin{cases} a^b,b<\phi(p)\\a^{b \bmod \phi(p) + \phi(p)},b \ge \phi(p) \end{cases}\]

练习题就是上一篇的两道题

Code

欧拉定理

标签:span   个数   therefore   splay   bec   begin   练习题   lin   一个   

原文地址:https://www.cnblogs.com/cbyyc/p/11552498.html

(0)
(0)
   
举报
评论 一句话评论(0
登录后才能评论!
© 2014 mamicode.com 版权所有  联系我们:gaon5@hotmail.com
迷上了代码!