费马小定理 (证明)

费马小定理 (证明)费马小定理费马小定理 a p 1 1 modp 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 modp lt gt amodp bmodp a 和 b 在模 p 的意义下同余注释 lt gt 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 m

费马小定理

(1):如果p,c互质,并且a*c≡b*c(mod p)

∴(a*c – b*c) mod p = 0

∴(a-b)*c mod p = 0;

∴(a-b)*c 是p的倍数

∵p,c互质

∴k*p*c mod p = 0    //仔细看,这里的k*p是不是相当与上面的(a-b)?

∴(a-b) = k*p

∴(a-b) mod p = 0

 

回归正题

我们终于开始费马小定理的证明:

0,1,2,3,4…p-1是p的完全剩余系

∵a,p互质

∴a,2*a,3*a,4*a…….(p-1)*a也是mod p的完全剩余系

∴1*2*3………*(p-1)*a ≡ a*2*a*3*a……(p-1)*a  (mod p)

∴ (p-1)! ≡ (p-1)!*a^(p-1) (mod p)

两边同时约去(p-1)!

a^(p-1) ≡ 1 (mod p)

你以为完了吗?不,还没有,我们还可以用欧拉定理来证

对于质数p,任意整数a,均满足:ap≡a(mod p)

证明如下:

  这个可以用欧拉定理来说明:

       首先,我们把这个式子做一个简单变换得:ap-1 * a ≡ a(mod p) 

       因为a ≡ a(mod p)恒成立,所以ap-1 mod p == 1 时费马小定理才成立,

       又因为p是质数,所以 φn == n-1 ,

       所以根据欧拉定理:若a,p互质则ap-1 mod p == 1成立。

       那么对于a,p不互质,因为p是质数,所以,a一定是倍数 ap ≡ a ≡ 0(mod p)。

       综上所述,费马小定理成立,其实它算是欧拉定理的一个特例。

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