數論四大定理

威爾遜定理、歐拉定理、孫子定理、費馬小定理並稱數論四大定理。

威爾遜定理

編輯
若p爲質數,則p可整除(p-1)!+1。

歐拉定理

歐拉定理,也稱費馬-歐拉定理。
若n,a爲正整數,且n,a互素,即gcd(a,n) = 1,則
a^φ(n) ≡ 1 (mod n)

孫子定理

孫子定理,又稱中國剩餘定理。
公元前後的《孫子算經》中有“物不知數”問題:“今有物不知其數,三三數之餘二 ,五五數之餘三 ,七七數之餘二,問物幾何?”答爲“23”。
明朝程大位用歌謠給出了該題的解法:“三人同行七十稀,五樹梅花廿一枝,七子團圓月正半,除百零五便得知。”
以現代的說法,是找出三個關鍵數70,21,15。解法的意思就是用70乘3除所得的餘數,21乘5除所得的餘數,15乘7除所得的餘數,然後總加起來,除以105的餘數就是答案。

費馬小定理

假如p是質數,若p不能整除a,則 a^(p-1) ≡1(mod p),若p能整除a,則a^(p-1) ≡0(mod p)。
若p是質數,且a,p互質,那麼 a的(p-1)次方除以p的餘數恆等於1。
證明:
因爲p是質數,且(a,p)=1,所以φ(p)=p-1。由歐拉定理可得a^(p-1) ≡1(mod p)。證畢。對於該式又有a^p ≡a(mod p),所以,費馬小定理的另一種表述爲:假如p是質數,且(a,p)=1,那麼a^p ≡a(mod p)。

歐拉定理證明

設x(1),x(2),...,x(φ(n))是一個以n爲模的簡系,則ax(1),ax(2),...,ax(φ(n) )也是一個以n爲模的簡系(因爲(a,n)=1)。
於是有ax(1)ax(2)...ax(φ(n) )≡x(1)x(2)...x(φ(n))(mod n),
所以a^φ(n) ≡ 1 (mod n)。
證畢。
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