.12.15初等数论费马小定理与欧拉定理(优选.)
欧拉定理 数论
欧拉定理数论欧拉定理是数论中的一个非常重要的公式，也称欧拉费马定理或欧拉-费马定理。
它表示若a、n为两个整数，且满足a和n互质，则有$a^{\varphi(n)}\equiv 1(\mod n)$。
其中，$\varphi(n)$表示小于或等于n的正整数中与n互质的数的个数。
欧拉定理可以用于求解一些求模运算问题，例如求解$a^b\bmod p$，其中a、b、p均为正整数。
如果p是质数，则欧拉定理可以简化为费马小定理，即$a^{p-1}\equiv 1 (\mod p)$。
如果p不是质数，则我们可以通过欧拉定理的公式来计算$a^b\bmod p$。
欧拉定理是以瑞士数学家欧拉命名的，他是18世纪最著名的数学家之一，被公认为巴塞尔大学数学系的创始人之一。
欧拉在他的著作中提出了许多数学问题，并取得了显著的成果。
欧拉定理是他比较重要的贡献之一。
在使用欧拉定理的过程中，我们需要首先求出$\varphi(n)$。
我们可以通过以下公式来计算$\varphi(n)$：$\varphi(n)=n\prod_{p|n}(1-\frac{1}{p})$其中，p|n表示p是n的因数，并且$\prod_{p|n}$表示对n的每个因数p都进行乘积运算。
这个公式还可以写成下面的形式：$\varphi(p^k)=p^k-p^{k-1}$其中，p是质数，k是一个正整数。
这个公式可以计算小于p的k次幂的正整数中与p互质的数的个数。
在实际应用中，欧拉定理常常用作数据加密和解密算法。
例如，RSA（RSA is a public-key cryptographic algorithm）加密算法就是基于欧拉定理的。
RSA算法是一种非对称加密算法，即加密和解密使用不同的密钥。
它主要用于数字签名、数据加密等方面。
总的来说，欧拉定理是一个非常重要的定理，它不仅可以用于求解一些数论问题，还可以应用于实际的数据加密和解密算法中。
因此，学习欧拉定理对于理解数论的基本概念和应用具有很重要的意义。
北京市考研数学科学复习资料数论重要定理解析
北京市考研数学科学复习资料数论重要定理解析在考研数学科学复习过程中，数论是一个非常重要的知识点。
数论是数学的一个分支，研究整数之间的性质和关系。
对于考研数学科学的备考来说，掌握数论的重要定理是必不可少的。
本文将对一些数论的重要定理进行解析，帮助考生更好地复习。
一、费马小定理费马小定理是数论中的重要定理之一。
它的表述如下：对于任意正整数a和素数p，如果a不是p的倍数，则a^(p-1) ≡ 1（mod p）。
费马小定理的应用非常广泛，可以用于证明其他数论定理，如欧拉定理、威尔逊定理等。
此外，费马小定理还可以用于解决一些相关的习题，例如求解同余方程.二、欧拉定理欧拉定理是数论中的又一个重要定理。
它与费马小定理密切相关，是费马小定理的推广。
欧拉定理的表述如下：对于任意正整数a和素数p，如果a与p互质，则a^φ(p) ≡ 1 (mod p)。
其中，φ(p)表示小于p的与p互质的正整数的个数，即欧拉函数，也称为欧拉φ函数。
欧拉定理的应用范围更广，既可以用于解决同余方程，也可以用于解决数的幂余问题。
通过欧拉定理，可以得到一些同余方程的解。
三、费马大定理费马大定理是数论中的经典问题，也是一个重要的定理。
它的表述如下：对于任意大于2的正整数n，方程x^n + y^n = z^n没有正整数解。
费马大定理的证明是一项非常困难的数学难题，被誉为"数学史上的最难定理"。
直到1994年，英国数学家安德鲁·怀尔斯才通过使用椭圆曲线将其证明。
费马大定理的证明虽然困难，但它给数论研究带来了很大的影响，促进了大量数论问题的研究，例如椭圆曲线和Fermat Elliptic Curves等。
四、素数定理素数定理是数论中的一个重要结果，它给出了素数的分布情况。
素数定理的表述如下：π(x)~(x / ln x)，其中π(x)表示小于等于x的素数的个数。
素数定理的意义在于，通过它可以研究素数的分布规律和性质。
初等数论
欧拉定理在数论中，欧拉定理（也称费马-欧拉定理或欧拉函数定理）是一个关于同余的性质。
欧拉定理表明，若n,a为正整数，且n,a互素，gcd(a,n) = 1，则其中为欧拉函数，为同余关系。
欧拉定理得名于瑞士数学家莱昂哈德·欧拉。
欧拉定理实际上是费马小定理的推广。
例子首先看一个基本的例子。
令a = 3，n = 5，这两个数是互素的。
比5小的正整数中与5互素的数有1、2、3和4，所以。
计算：，而。
说明定理成立。
这个定理可以用来简化幂的模运算。
比如计算7222的个位数，实际是求7222被10除的余数。
7和10互素，且。
由欧拉定理知。
所以。
一般地，在简化幂的模运算的时候，（当a和n互素）我们要对a 的指数取模：当，则。
证明一般的证明中会用到“所有与n互素的同余类构成一个群”的性质，也就是说，设是比n小的正整数中所有与n互素的数对应的同余类组成的集合（这个集合也称为模n的简化剩余系）。
这些同余类构成一个群，称为整数模n乘法群。
所以当对这些数进行变换的时候（a是和n互素的一个数，从而也属于某个同余类），变换所得的同余类集合仍然是原来的。
即是说，集合和相同。
因此，。
从而当n是素数的时候，，所以欧拉定理变为：或这就是费马小定理。
威尔逊定理：p为素数时：证明：充分性如果“p”不是素数，那么它的正因数必然包含在整数1, 2, 3, 4, … , p− 1 中，因此gcd((p− 1)!, p) > 1，所以我们不可能得到(p− 1)! ≡−1 (mod p)。
必要性若p是素数,取集合; 则A 构成模p乘法的缩系,即任意i∈A ,存在j∈A,使得:那么A中的元素是不是恰好两两配对呢? 不一定,但只需考虑这种情况;解得:或其余两两配对;故而若p不是素数则易知有d = gcd[p,(p− 1)!] = p,故而一次不定方程一次不定方程是形式如a1x1 + a2x2 + ... + a n x n = c的方程，一次不定方程有整数解的充要条件为：gcd(a1,...,a n)须是c的因子，其中gcd(a1,...,a n)表示a1,...,a n的最大公因子。
欧拉定理-
欧拉定理欧拉定理，又称费马-欧拉定理，是数论中非常重要的一条定理，它将一组整数的幂与它们的模意义下的余数联系在了一起。
欧拉定理的表述如下：若a与n互质，则有a的欧拉函数φ(n)次幂同余于a的φ(n)次余数模n。
这个定理的物理意义非常深刻，因为它在很多领域都具有广泛的应用。
例如，它可以用于RSA加密算法的实现中，它也可以用于解决关于剩余类系的问题，以及用于计算莫比乌斯反演等问题。
下面我将对欧拉定理进行详细讲解。
一、欧拉函数在讲解欧拉定理之前，我们要先介绍一下欧拉函数的概念。
欧拉函数，又称为欧拉-托特函数，记为φ(n)，是指不大于n的正整数中与n互质的数的个数。
例如，若n=8，则欧拉函数φ(8)的值为4，因为1,3,5,7四个数与8互质。
欧拉函数有一些基本的性质，这里只简单介绍一下：1、若p为质数，则φ(p)=p-1，因为1~p-1中的每个数与p互质。
2、若m与n互质，则有φ(mn)=φ(m)φ(n)。
3、若p为质数，k为正整数，则φ(p^k)=p^k-p^(k-1)。
4、若n有质因数分解n=p1^k1 p2^k2 ... pn^kn，则φ(n)=n(1-1/p1)(1-1/p2)...(1-1/pn)。
有关欧拉函数的更多性质，这里不再详细介绍。
二、欧拉定理的证明欧拉定理的证明，可以通过数学归纳法来完成。
这里给出其中一种证明：假设对于所有a与m互质的情况下，a^(φ(m))=1(mod m)，现在我们要证明对于任意正整数n，都有a^n=a^(n%(φ(m)))(mod m)。
1、当n=φ(m)时，有a^n=a^(φ(m))=1(mod m)。
这是由欧拉定理的前半部分得出的。
2、当n > φ(m)时，令k=n/φ(m)，则有a^n=(a^(φ(m)))^k×a^(n%φ(m))由归纳假设，a^(φ(m))=1(mod m)，因此上式可化简为a^n=a^(n%φ(m))(mod m)证毕。
初等数论中的欧拉定理
定理内容在数论中，欧拉定理（也称费马-欧拉定理）是一个关于同余的性质。
欧拉定理表明，若n,a为正整数，且n,a互素，(a,n) = 1，则a^φ(n) ≡ 1 (mod n)证明首先证明下面这个命题：对于集合Zn={x1,x2,...,xφ(n)},其中xi(i=1,2,…φ(n))是不大于n 且与n互素的数，即n的一个化简剩余系，或称简系，或称缩系)，考虑集合S = {a*x1(mod n),a*x2(mod n),...,a*xφ(n)(mod n)} 则S = Zn1) 由于a,n互质，xi也与n互质，则a*xi也一定于n互质，因此任意xi，a*xi(mod n) 必然是Zn的一个元素2) 对于Zn中两个元素xi和xj，如果xi ≠ xj则a*xi(mod n) ≠ a*xj(mod n)，这个由a、n互质和消去律可以得出。
所以，很明显，S=Zn既然这样，那么（a*x1 × a*x2×...×a*xφ(n)）(mod n)= （a*x1(mod n) × a*x2(mod n) × ... × a*xφ(n)(mod n)）(mod n)= （x1 × x2 × ... × xφ(n)）(mod n)考虑上面等式左边和右边左边等于(a*（x1 × x2 × ... × xφ(n)）) (mod n)右边等于x1 × x2 × ... × xφ(n)）(mod n)而x1 × x2 × ... × xφ(n)(mod n)和n互质根据消去律，可以从等式两边约去，就得到：a^φ(n) ≡ 1 (mod n)推论：对于互质的数a、n，满足a^(φ(n)+1) ≡ a (mod n)费马定理:a是不能被质数p整除的正整数，则有a^(p-1) ≡ 1 (mod p)证明这个定理非常简单，由于φ(p) = p-1，代入欧拉定理即可证明。
费马小定理和欧拉定理1 PPT
典例分析
进一步，设a是一个符合要求的奇合数，
则2a 1是一个奇合数这一点利用因式分解可知。
再设2a1 1=a q, q为正奇数，则
22a11 1=222a1 1
22aq 1
2a
2q
1
12q 1
0mod 2a 1.
典例分析
因此2a 1也是一个符合要求的数， 依次类推，可知有无穷多个满足条件的合数。
故 7|3n n3.
典例分析
例2：由费马小定理知，对任意奇质数p，都有2p-1 1mod p， 问：是否存在合数n，使得2n-1 1mod n成立？
解： 这样的合数n存，而且有无穷多个，其中
最小的满足条件的合数n=341=11×31 （是从两个不同奇质数作乘积去试算出来 的。） 事实上，由于210-1=1023=341×3 故 210≡1（mod341） 所以 2340≡134≡1（mod341）， 故341符合要求。
其中剩余类1 mod 6,5 mod 6里的所有数均 与6互素，我们称这两个剩余类为与6互素的 剩余类。 给定模m，如果模m的一个剩余类里面的某个 数与m互素，就把这个剩余类叫作一个与模m 互素的剩余类。
新知学习
由此我们可知：在模3的剩余类中，1 mod 3,2 mod 3为与3互素的剩余类，在模4的剩 余类中，1 mod 4,3 mod 4为与4互素的剩余 类，等等。 我们已经知道，1 mod 6,5 mod 6为所有与6 互素的剩余类，那么我们在这两个剩余类中 任取一个数，例如1和5，则由这两个数组成 的集合｛1,5｝，称为模6的一个简化剩余系。
费马小定理和欧拉定理
知识背景
费马小定理是初等数论四大定理 （威尔逊定理，欧拉定理（数论中的 欧拉定理），中国剩余定理(又称孙子 定理)和费马小定理）之一，在初等数 论中有着非常广泛和重要的应用。实 际上，它是欧拉定理的一个特殊情况。
初等数论四大定理
初等数论四大定理威尔逊定理、欧拉定理、剩余定理（孙子定理）、费马小定理威尔逊定理：当且仅当p为素数时，有：(p-1)!≡-1(mod p)欧拉定理：若n,a为正整数，且n,a互质，(a,n)=1，则：a^φ(n)≡1(mod n)剩余定理（孙子定理）：若有一些两两互质的整数m1,m2,…,m n，则对任意的整数a1,a2,…,a n，以下联立同余方程组对模m1,m2,…,m n有公解：x≡a1(mod m1),x≡a2(mod m2),……,x≡a n(mod m n)费马小定理：若p是质数，且(a,p)=1，则：a^(p-1)≡1(mod p)之前一直认为费马小定理的证明很复杂，但是懂了欧拉定理之后就迎刃而解了.首先，我们需要知道欧拉定理是什么：数论上的欧拉定理，指的是a x≡1(modn)这个式子实在a和n互质的前提下成立的.为什么成立呢？下面来证一下.首先，我们知道在1到n的数中，与n互质的一共有φ(n)φ(n)个，所以我们把这φ(n)φ(n)个数拿出来，放到设出的集合X中，即为x1,x2……xφ(n)x1,x2……xφ(n).那么接下来，我们可以再设出一个集合为M，设M中的数为：m1=a∗x1m2=a∗x2……mφ(n)=a∗xφ(n)m1=a∗x1m2=a∗x2……mφ(n)=a∗xφ(n)下面我们证明两个推理：一、M中任意两个数都不模n同余.反证法.证明：假设M中存在两个数设为m a,m b ma,mb模n同余.即m a≡m b ma≡mb移项得到：m a−m b=n∗k ma−mb=n∗k再将m用x来表示得到:a∗x a−a∗x b=n∗k a∗xa−a∗xb=n∗k提取公因式得到a∗(x a−x b)=n∗k a∗(xa−xb)=n∗k我们现在已知a与n互质，那么式子就可以转化为：x a−x b≡0（modn)xa−xb≡0（modn)，因为a中没有与n的公因子（1除外）所以a对模n同余0并没有什么贡献.又因为x a,x b xa,xb都是小于n的并且不会相同，所以x a−x b xa−xb一定是小于n的，那么上述的式子自然全都不成立.假设不成立.证得：M中任意两个数都不模n同余.二、M中的数除以n的余数全部与n互质.证明：我们已知m i=a∗x i mi=a∗xi.又因为a与n互质，x i xi与n互质，所以可得m i mi与n互质.带入到欧几里得算法中推一步就好了.即gcd(a∗x i,n)=gcd(m i,n)=gcd(n,m i modn)=1证毕.根据我们证得的两个性质，就可以开始推式子了.首先，根据第二个性质可以知道，M中的数分别对应X中的每个数模n同余.所以可以得到：m1∗m2∗……∗mφ(n)≡x1∗x2∗……∗xφ(n)(modn)m1∗m2∗……∗mφ(n)≡x1∗x2∗……∗xφ(n)(modn)现在我们把m i mi替换成x的形式，就可以得到：a∗x1∗a∗x2∗……∗a∗xφ(n)≡x1∗x2∗……∗xφ(n)(modn)a∗x1∗a∗x2∗……∗a∗xφ(n)≡x1∗x2∗……∗xφ(n)(modn)很显然，我们应该移项了，但是在移项之前，我们认为这么多的a很烦，那么就先乘起来：aφ(n)∗(x1∗x2……∗xφ(n))≡x1∗x2……∗xφ(n)(modn)aφ(n)∗(x1∗x2……∗xφ(n))≡x1∗x2……∗xφ(n)(modn)很开心，我们终于凑出了aφ(n)aφ(n),那么就开始移项吧：(aφ(n)−1)∗(x1∗x2……∗xφ(n))≡0(modn)(aφ(n)−1)∗(x1∗x2……∗xφ(n))≡0(modn)然后，就出来啦：aφ(n)≡1(modn)aφ(n)≡1(modn)证毕.用现代数学的语言来说明的话，中国剩余定理给出了以下的一元线性同余方程组：有解的判定条件，并用构造法给出了在有解情况下解的具体形式.中国剩余定理说明：假设整数m1,m2, ... ,m n两两互质，则对任意的整数：a1,a2, ... ,a n，方程组有解，并且通解可以用如下方式构造得到：设是整数m1,m2, ... ,m n的乘积，并设是除了m i以外的n- 1个整数的乘积.设为模的数论倒数( 为模意义下的逆元)方程组的通解形式为在模的意义下，方程组只有一个解：证明：从假设可知，对任何，由于，所以这说明存在整数使得这样的叫做模的数论倒数.考察乘积可知：所以满足：这说明就是方程组的一个解.另外，假设和都是方程组的解，那么：而两两互质，这说明整除 . 所以方程组的任何两个解之间必然相差的整数倍.而另一方面，是一个解，同时所有形式为：的整数也是方程组的解.所以方程组所有的解的集合就是：。
欧拉-费马小定理定理（证明及推论）
欧拉-费马⼩定理定理（证明及推论）欧拉定理：若正整数a , n 互质，则aφ(n)≡1(mod n)其中φ(n) 是欧拉函数（1~n) 与n 互质的数。
证明如下：不妨设X1，X2 ...... Xφn是1~n与n互质的数。
⾸先我们先来考虑⼀些数：aX1，aX2 ...... aXφn 这些数有如下两个性质： （1）任意两个数模n余数⼀定不同：（反证）若存在aX1≡aX2（mod n），则 n |（ aX1 - aX2 ），⽽a，n互质且（X1 -X2）< n，所以n不可能整除（ aX1 - aX2 ），也就是说不存在aX1≡aX2（mod n）。
归纳法：对于任意的与n互质的X i均成⽴。
故得证。
那么因为有φn个这样的数，X i mod n（i=1~φn）所以就有φn 个不同的余数，并且都是模数⾃然是（0~n-1）。
（2）对于任意的aX i（mod n）都与n互质。
这不难想，因为a与n互质这是欧拉函数的条件，X i是（1~n）与n互质的数的集合中的元素。
所以如果a*X i做为分⼦，n做为分母，那么他们构成的显然就是⼀个最简分数，也就是aX i和n互质。
接下来就可以⽤欧⼏⾥得算法：因为：gcd（aX i，n）==1所以：gcd（aX i，n）== gcd（n，aX i%n）== 1 这样，我们把上⾯两个性质结合⼀下来说，aX1（mod n），aX2（mod n） ...... aXφn（mod n）构成了⼀个集合（性质1证明了所有元素的互异性），并且这些数是1~n与n互质的所有数构成的集合（性质1已说明）。
这样，我们巧妙的发现了，集合{ aX1（mod n），aX2（mod n） ...... aXφn（mod n）}经过⼀定的排序后和集合{ X1，X2 ...... Xφn }完全⼀⼀对应。
那么：aX1（mod n）* aX2（mod n）* ...... * aXφn（mod n）= X1 * X2 * ...... * Xφn 因此：我们可以写出以下式⼦：aX1 * aX2 * ...... * aXφn ≡ X1 * X2 * ...... * Xφn（mod n），即：（aφn -1）X1 * X2 * ...... * Xφn≡ 0 （mod n） ⼜因为X1 * X2 * ...... * Xφn与n互质，所以，（aφn -1）| n，那么aφn ≡ 1（mod n）。
费马定理、欧拉定理、威尔逊定理(讲稿)
欧拉定理、费马定理、威尔逊定理1、欧拉函数：φ(m )是1, 2, …, m 中与m 互质的个数，称为欧拉函数.①欧拉函数值的计算公式：若m ＝p 1α1p 2α2…p n αn , 则φ(m )＝m (1－1p 1)(1－1p 2)…(1－1p n) 例如，30＝2·3·5，则.8)511)(311)(211(30)30(=---=ϕ②若p 为素数，则1()1,()(1),k k p p p p p ϕϕ-=-=-若p 为合数，则()2,p p ϕ≤-③不超过n 且与n 互质的所有正整数的和为1()2n n ϕ；④若(,)1()()(),a b ab a b ϕϕϕ=⇒= 若()()a b a b ϕϕ⇒⑤设d 为n 的正约数，则不大于n 且与n 有最大公因数d 的正整数个数为()ndϕ， 同时()()d nd nn d n dϕϕ==∑∑；例1、证明：φ(n )＝14n 不可能成立.不可能成立假设不成立上式不成立，左边是一个奇数，上式右边是一个偶数，又即：即：为奇质数，则：设成立，则证：若不可能成立；【练习】证明：n p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p n p p p p p p n n n n k k k k k kk k k k k k k k k k 41)4()1()1)(1(4)1()1)(1(22)1()1)(1(2241)(,,),2(,2|441)4(41)4(212121112112122211212121212121212121=∴∴∴---=---=---==≥===----ϕϕαϕϕααααααααααααααααααααΘΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛ例2、证明：数列{2n －3}中有一个无穷子数列，其中任意两项互质.}{}32{1,,,1),(mod 1321),(mod 122)(32,,,,}32{}32{21211)()((()(1)(12121212121i n k k i u u u i u u u u u u u u u k k n n u k u u u u ki u ki u x u u u u k k k k k 互素的无穷子数列中一定有一个任意两项数列依此方法一直下去项两两互素的子数列，是、数列＝理有：是欧拉函数，由欧拉定其中作项是两两互素的，记为中已有证明：设数列其中任意两项互素；中有一个无穷子数列，、证明：数列例））-+∴≤≤-≡-∴≤≤≡-=--++++ΛΛΛΛΛΛϕϕϕϕϕϕϕ例3、已知p 为质数，在1, 2, …, p α中有多少个数与p α互质？并求φ(p α). 直接用性质②例4 将与105互素的所有正整数从小到大排成数列，求出这个数列的第2010项.解：1~105的所有正整数中共有(105)(3)(5)(7)48ϕϕϕϕ==个与105互素，他们从小到排列为：12345481,2,4,8,11,,104a a a a a a ======L . 对于任一的n a ，由带余除法存在唯一的q , r 使得 105,0,0105n a q r q r =+≥≤<，由(a n ，105)＝1，可得(r ，105)＝1，即1248{,,,}r a a a ∈L .反之，对于任意固定非负整数q , 1248{,,,}r a a a ∈L 有(105q ＋r ，105)＝1，于是105q ＋r 都是数列的项， 从而存在正整数n ，使得105n a q r =+. 因此数列{}n a 仅由105(1,2,,48)n q a n +=L 的数由小到大排列而成的.因为2010＝48*41＋42，所以有2010424842201010541,104,89,4394a a a a a =⨯+===而由求得所以. 2、(欧拉定理) 若(a , m )＝1，则a φ(m )≡1(mod m ).证明：设r 1，r 2，…，r φ(m )是模m 的简化剩余系，又∵(a , m )＝1，∴a ·r 1，a ·r 2，…，a ·r φ(m )是模m 的简化剩余系， ∴a ·r 1×a ·r 2×…×a ·r φ(m )≡r 1×r 2×…×r φ(m )(mod m )，又∵(r 1·r 2·…·r φ(m ), m )＝1，∴a φ(m )≡1(mod m ). 注：这是数论证明题中常用的一种方法，使用一组剩余系，然后乘一个数组组成另外一组剩余系来解决问题. 应用：设(a , m )＝1, c 是使得a c ≡1(mod m )的最小正整数, 则c |φ(m ).2、(定义1) 设m ＞1是一个固定的整数, a 是与m 互质的整数，则存在整数k (1≤k ≤m )，使a k ≡1(mod m )， 我们称具有这一性质的最小正整数(仍记为k )称为a 模m 的阶，由a 模m 的阶的定义，可得如下性质： ⑴ 设(a , m )＝1，k 是a 模m 的阶，u , v 是任意整数，则a u ≡a v (mod m )的充要条件是u ≡v (mod k )， 特别地，a u ≡1 (mod m )的充要条件是k |u 证明：充分性显然.必要性：设,u l u νν>=-，由(mod )ua a m ν≡及(,)1a m =知1(mod )la m ≡. 用带余除法，,0,l kq r r k =+≤<故1(mod )kqra a m ⋅≡，∴1(mod )ra m ≡，由k 的定义知，必须0r =，所以(mod ).u v k ≡⑵ 设(a , m )＝1，k 是a 模m 的阶，则数列a , a 2, …, a k , a k ＋1,…是模m 的周期数列，最小正周期为k ， 而k 个数a , a 2,…, a k 模m 互不同余.⑶ 设(a , m )＝1，k 是a 模m 的阶，则k |φ(m )，特别地，若m 是素数p ，则a 模p 的阶整除p －1. (4) 设(a , p )＝1, 则d 0是a 对于模p 的阶⇔0da ≡1(mod p ), 且1, a , …, a do −1对模p 两两不同余. 特别地, d o ＝φ(p )⇔1, a ,…, a φ(p )−1构成模p 的一个简化剩余系. 定理：若l 为a 对模m 的阶，s 为某一正整数，满足)(m od 1m a s≡，则s 必为l 的倍数. 例5、设a 和m 都是正整数，a ＞1. 证明：).1(|-ma m ϕ证明：实上，显然1-m a a 与互素，且1-m a a 模的阶是m ，所以由模阶的性质③导出).1(|-ma m ϕ 例6：设m , a ,b 都是正整数，m ＞1，则(.1)1,1),(-=--b a bam m m证明：记).1,1(--=bam m d 由于(a , b )|a 及(a , b )|b ，易知1|1),(--a b a m m及1|1),(--b b a m m ，故d mb a |1),(-， 另一方面设m 模d 的阶是k ，则由)(m od 1),(m od 1d m d m b a ≡≡推出，k |a 及k |b ，故k |(a ，b ). 因此.1|),(m od 1),(),(-≡b a b a m d d m 即综合两方面可知，.1),(-=b a md 证毕.3、(费尔马小定理) 若p 是素数，则a p ≡a (mod p ) 若另上条件(a ，p )＝1，则a p −1≡1(mod p ) 证明：设p 为质数，若a 是p 的倍数，则)(m od 0p a a p≡≡.若a 不是p 的倍数，则1),(=p a 由欧拉定理得：)(mod 1,1)()(p ap p p ≡-=ϕϕ，)(mod ),(mod 11p a a p a p p ≡≡∴-，由此即得.4、(威尔逊定理) p 为质数 ⇔ (p －1)!≡－1 (mod p )证明：充分性：若p 为质数，当p ＝2，3时成立，当p ＞3时，令x ∈{1, 2, 3, …, p −1}，则1),(=p x ，在x p x x )1(,,2,-Λ中，必然有一个数除以p 余1， 这是因为x p x x )1(,,2,-Λ则好是p 的一个剩余系去0. 从而对}1,,2,1{},1,2,1{-∈∃-∈∀p y p x ΛΛ，使得)(mod 1p xy ≡；若)(m od 21p xy xy ≡，1),(=p x ，则)(m od 0)(21p y y x ≡-，)(|21y y p -，这不可能. 故对于不同的}1,,2,1{,21-∈p y y Λ，有1xy ≡／)(m od 2p xy .即对于不同的x 对应于不同的y ， 即1,,2,1-p Λ中数可两两配对，其积除以p 余1，然后有x ，使)(m od 12p x ≡，即与它自己配对， 这时)(m od 012p x ≡-，)(mod 0)1)(1(p x x ≡-+，∴1-=p x 或1=x .除1,1-=p x 外，别的数可两两配对，积除以p 余1.故)(mod 11)1()!1(p p p -≡⋅-≡-.必要性：若(p －1)!≡－1 (mod p )，假设p 不是质数，则p 有真约数d ＞1，故(p －1)!≡－1 (mod d )，另一方面，d ＜p ，故d |(p －1)!，从而(p －1)!≡0 (mod d )，矛盾！ ∴p 为质数.5、算术基本定理：任何一个大于1的整数都可以分解成质数的乘积. 如果不考虑这些质因子的次序，则这种分解法是唯一的. 即对任一整数n ＞1，有n ＝p 1α1p 2α2…p k αk ，其中p 1＜p 2＜…＜p k 均为素数， α1、α2、…、αk 都是正整数.①正整数d 是n 的约数⇔ d ＝p 1β1p 2β2…p k βk ，(0≤βi ≤αi , i ＝1, 2, …, k )② 由乘法原理可得：n 的正约数的个数为r (n )＝(α1＋1)(α2＋1)…(αk ＋1) ③ n 的正约数的和为S (n )＝(1＋p 1＋…＋p 1α1)(1＋p 2＋…＋p 2α2)…(1＋p k ＋…＋p k αk )④ n 的正约数的积为T (n )＝1()2r n n⑤ n 为平方数的充要条件是：r (n )为奇数.(2) 判断质数的方法：设n 是大于2的整数，如果不大于n 的质数都不是n 的因子，则n 是质数. (3) n !的标准分解：设p 是不大于n 的质数，则n !中含质数p 的最高次幂为：).]([][][][)!(132+<≤++++=m m m p n p pnp n p n p n n P Λ 从而可以写出n !的标准分解式.例7、证明：当质数p ≥7时，240|p 4－1.1|2401|531653161|51|31),5(,1),3(16422)1)(1)(1(1111,1,1)1)(1)(1(1,72401744442242244-∴-⋅⋅--∴==⋅⋅++-=-+-++-++-=-∴≥-≥p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p p 两两互素，则与，又费马小定理有：又整除＝能被是相邻的偶数，则：和均为偶数，且又是奇数素数证：整除；能被时，、证明当素数例ΘΘΘΘ例8、求20052003被17除所得的余数.解：()2005200520052003171141414(mod17),=⨯+≡因为(17,14)1,=所以由费马小定理得16141(mod17),≡ 故()()()()()5420052005161255520031414143334312(mod17),⨯+≡≡≡≡-≡--≡--≡所以20052003被17除所得的余数是14.变式拓展：已知a 为正整数，a ≥2，且(a , 10)＝1，求a 20的末两位数字.解：∵(a , 10)＝1，∴a 为奇数，∴a 20＝a φ(25)≡1(mod 25)，又∵a 2≡1(mod 4)⇒ a 20≡1(mod 4)， 又∵(25, 4)＝1，∴a 20≡1(mod 100)，∴a 20的末两位数字01.例9、证明：方程325y x =+无整数解.解：若y 是偶数，则8 |3y ，x 2≡3(mod 8)不可能. 故必有y 一定是奇数，从而x 是偶数.令x ＝2s ，y ＝2t ＋1得t t t s 36422232++=+, 知t 是偶数，令t ＝2j ，代入得s 2＋1＝j (16j 2＋12j ＋3) 由(16j 2＋12j ＋3)≡3(mod 4) 知存在4k ＋3型的奇素数p ，使得p |(16j 2＋12j ＋3)，从而p | s 2＋1，即s 2≡－1(mod p )，有(s ，p )＝1, 21212)1()(---≡p p s (mod p )，于是 1-p s ≡－1(mod p )与费尔马小定理矛盾.例10、 试证：对于每一个素数p ，总存在无穷多个正整数n ，使得p |2n －n.. 证明：若p ＝2，则n 为偶数时结论成立.若p ＞2，则(2，p )＝1，由费尔马小定理2 p －1≡1(mod p )，故对于任意m ，有2 m (p −1)≡1(mod p ). ∴2 m (p −1)－m (p －1)≡1＋m (mod p )，令1＋m ≡0(mod p )，即m ＝kp －1， 则对于n ＝m (p －1)＝(kp －1)(p －1)(k ∈N *)，均有2 n －n 被p 整除例11、设a , b 为正整数，对任意的自然数n 有n na nb n ++，则a ＝b . 证明：假设a 与b 不相等. 考虑n ＝1有11a b ++，则a ＜b .设p 是一个大于b 的素数，设n 是满足条件的正整数：1(mod(1)),(mod ),n p n a p ≡-≡- 由孙子定理这样的n 是存在的，如 n ＝(a ＋1)(p －1)＋1. 由费马定理(1)1(mod ),nk p a aa p -+=≡所以0(mod ),n a n p +≡也即,(mod )n n p b n bn ba p ++≡-再由费马定理，所以pb a -，矛盾. 例12、设p 是奇素数，证明：2 p －1的任一素因了具有形式x px ,12+是正整数.证明：设q 是2 p －1的任一素因子，则q ≠2. 设2模q 的阶是k ，则由)(m od 12q p≡知k |p ，故k ＝1或p (因p 是素数，这是能确定阶k 的主要因素).显然k ≠1，否则),(m od 121q ≡这不可能，因此k ＝p .由费马小定理)(mod 121q q ≡-推出.1|,1|--q p q k 即因p 、q 都是奇数，故q －1＝2px (x 是个正整数).例13、设p 是大于5的素数, 求证：在数列1, 11, 111, …中有无穷多项是p 的倍数.证明： 因5p >是素数, 故(,10) 1.p =由费马小定理1101(mod ),p p -≡故对每一个正整数l 有()11010(mod ),l p p --≡ 而()()(){1111019999111,l p l p l p ----==⨯L L 123个个因()1(,9)1,101,l p p p -=- 故(){111 1.l p p -L 个例14、证明：若0(mod ),ppm n p +≡则20(mod ),ppm n p +≡这里p 是奇素数.证明：因p 是奇素数，故由费马定理得，(mod ),(mod ).ppm m p n n p ≡≡于是，(mod ).ppm n m n p +≡+ 故可由已知条件0(mod )ppm n p +≡得0(mod ).m n p +≡故存在整数k 使得,.m n pk n pk m +==- 因此()()()()()()()12122111210(mod ).p p p p p p p p p rp rrrp p ppm n m pk m pk C pk m C pk m Cpk m Cpk m p -----+=+-=-+++-++≡LL例15、(2004第36届加拿大奥林匹克) 设p 是奇质数，试证：∑-=-+≡11212)(mod 2)1(p k p p p p k例16、(第44届IMO ) 设p 是质数，试证：存在一个质数q ，使对任意整数n ，数n p −p 不是q 的倍数.例17、已知p是给定的质数，求最大正整数m满足：⑴1≤m≤p−1；⑵∑-=≡11) (modpkm p k.例18、(2006国家集训队测试题) 求所有的正整数对(a, n)，使得n|(a＋1)n−a n课外练习题：1、①证明：f (x )＝15x 5＋13x 3＋715x 是一个整值多项式. ②求证：f (n )＝15n 5－32n 2＋1310n －1被3除余2.①则只需证=)(15x f x x x 75335++是15的倍数即可. 由3，5是素数及Fetmat 小定理得)5(mod 5x x ≡，)3(mod 3x x ≡，则)5(m od 07375335≡+≡++x x x x x ；)3(m od 0275335≡+≡++x x x x x而(3，5)＝1，故)15(mod 075335≡++x x x ，即)(15x f 是15的倍数, 所以)(x f 是整数. 2、 证明：2730|n 13－n (n ∈N *))(|2730137532),(137532)(|2),(|3),(|5),(|7)(,)(,)(,)(,)()1)(1)(1)(1)(1()1)(1)(1()1)(1(),(|13),(,)(1375322730)(,|273043212433527162263366131313n f n f n f n f n f n f n f n n n f n n n f n n n f n n n f n n n n n n n n n n n n n n n n n n f N n n n n f N n n n 两两互素，故，，，，且均整除，，，，即由费马小定理可知：的因式都是故由于可知则由费马小定理，，若记＝证明：【练习】证明：-=-=-=-=++-+++-=++-=+-=-∈-=⋅⋅⋅⋅∈-Θ3、 已知有正整数b a b a ab ba b a ++++的最大公约数不超过与是整数，求证：使得11,.证明：由于a ＋1b ＋b ＋1a ＝a 2＋b 2＋a ＋b ab……①，设(a , b )＝d ，则d 2|a 2＋b 2，显然d 2|ab ，由①得，d 2|a ＋b于是a ＋b ≥d 2，a ＋b ≥d ，即 (a , b )≤a ＋b .4、求最小的正整数k ，使得存在非负整数m ，n 满足k ＝19m －5n5、将与105互素的所有正整数从大到小排列，试求出这个数列的第1000项；法一：由105=3×5×7；故不超过105而与105互质的正整数有105×(1－13)(1－15)(1－17)=48个.1000=48×20＋48－8， 105×20=2100. 而在不超过105的与105互质的数中第40个数是86． ∴ 所求数为2186. 法二：6．设n m ,为正整数，具有性质：等式(171,)(171,)k m k n -=-对所有的正整数k 成立. 证明：17rm n =，其中r 是某个整数.。
2013高中数学奥数培训资料之欧拉定理、费马小定理、孙子定理
兰州成功私立中学高中奥数辅导资料（内部资料）欧拉定理、费马小定理、孙子定理函数；互质的个数，称为欧拉中与，，，是个有互质，这样的同余类共中每一个数均与互质，那么与如果个剩余类有，则模、设m m m m m M m i m i Z k km i M m m m i i 21)(,)(1,,2,1,0},|{01ϕϕ-=∈+=>);(mod 1,1),(12)(m am a m m ≡=>ϕ则，、欧拉定理：设ki m MM m b M M b M M b M M x m b x m b x m b x m m m m m Mk i M m m m m m m k m m m p p p n n p p p n n p a ap m ax m x m a i i m a a m a a a m m a a a m m i ii k k k k k k i i ii i k k kk pi i m m k ,,2,1),(mod 1)(mod )(mod )(mod )(mod ,),,,2,1(,,6)11()11)(11()(5);(mod 4,1),()3();(),(mod )()2()()1(3''22'211'12211112121212121212121=≡+++≡≡≡≡====---==≡=≠≡+-其中有唯一解则同余方程组设个两两互质的正整数，是、、、孙子定理：设，则：的标准分解为：、若为素数，则、费马小定理：若的缩系；也是通过模的缩系，则是通过模且、若的充要条件是的一组缩系是模、、互质的整数，则个与是、、、若个数；的一组缩系含有、模、缩系的几种性质：）（ϕϕϕαααϕ原命题成立；上式不成立，则有：也是一组完全剩余系，另一方面又同理有：：的一组完全剩余系，则是、、证：的一组完全剩余系。
不是、、求证：，的一组完全剩余系，且分别是、、和、、、设例∴∴<<⇒≡++≡≡+∴≡≡+=≡+++∑∑∑∑∑=====,20|2)(mod 2)()()(mod 0)(mod )()(mod 2)(mod 22)1(|21111112122112121n n n n n b a b a n n n b an n b n n n n i a n a a a n b a b a b a n n b b b a a a ni i i i i ni i ini i ni ni i n n n n n}{}32{1,,,1),(mod 1321),(mod 122)(32,,,,}32{}32{21211)()((()(1)(12121212121i nk k i u u u i u u u u u u u u u k k nnu k u u u u ki u ki u x u u u u k k k k k 互素的无穷子数列中一定有一个任意两项数列依此方法一直下去项两两互素的子数列，是、数列＝理有：是欧拉函数，由欧拉定其中作项是两两互素的，记为中已有证明：设数列其中任意两项互素；中有一个无穷子数列，、证明：数列例））-+∴≤≤-≡-∴≤≤≡-=--++++ ϕϕϕϕϕϕϕ)11()(321,2,1)(,2,1),(,2,13111pp ppp p ppp p p p p p p p p p p p p p -=-=∴⋅⋅⋅⋅∴---ααααααααααααϕϕϕ互质其他的数均与个共有，，，，的倍数有：中是在又互质，并求中有多少个数是与问题即为：为素数解为素数。
高中数学中的初等数论概览
高中数学中的初等数论概览初等数论是数学中的一个分支，主要研究自然数的性质和关系。
它是数学中最古老的领域之一，早在古希腊时期就有人开始研究数论。
数论的研究对象是整数，而初等数论则专注于整数的基本性质和关系，涉及到的内容包括素数、最大公约数、同余等。
本文将对高中数学中的初等数论进行概览。
一、素数与合数素数是指大于1且只能被1和自身整除的整数。
例如，2、3、5、7、11等都是素数。
而能够被其他数整除的整数则被称为合数。
素数与合数是数论中最基本的概念之一。
素数的性质非常有趣且重要。
首先，任何一个大于1的整数都可以唯一地表示为若干个素数的乘积。
这就是著名的素因数分解定理。
其次，素数的个数是无穷的，这是欧几里得在公元前300年左右证明的。
这个证明被称为欧几里得的无穷素数定理。
在初等数论中，还有一个与素数相关的重要概念是互质。
两个整数a和b称为互质，如果它们的最大公约数是1。
例如，4和9是互质的，而6和9不是互质的。
互质的性质在数论中有着广泛的应用，例如在同余方程中。
二、最大公约数与最小公倍数最大公约数（Greatest Common Divisor，简称GCD）是指两个或多个整数中最大的能够整除它们的数。
最小公倍数（Least Common Multiple，简称LCM）则是指两个或多个整数中最小的能够被它们整除的数。
最大公约数和最小公倍数在初等数论中有着重要的地位。
它们的计算方法有多种，例如质因数分解法、辗转相除法等。
最大公约数和最小公倍数在解决整数的分数化简、求解同余方程等问题时经常会用到。
三、同余与模运算同余是数论中一个重要的概念，它描述了两个整数在除以同一个数后的余数相等的情况。
例如，对于任意整数a和正整数m，如果a除以m的余数与b除以m的余数相等，即a ≡ b (mod m)，则称a与b对模m同余。
同余关系在初等数论中有着广泛的应用，例如在计算两个整数的幂时，可以利用同余关系简化计算。
此外，同余关系还与模运算密切相关。
初等数论
初等数论本讲内容：⏹数论基本性质⏹同余及同余方程⏹【大数取余】⏹【费马定理】⏹【快速幂模运算】数论主要讨论自然数、整数等一系列数字之间的关系。
数论四大定理⏹费马小定理：a是一个整数，p是一个质数，a、p互素，则a^p≡a(mod p)⏹威尔逊定理：p是一个质数，则(p-1)! ≡-1(mod p)⏹欧拉定理：对于互质的整数a和n，有a^φ(n) ≡1(mod n)。
欧拉函数φ(n) 表示与n互素且不超过n的正整数的个数⏹还有一个呢？（China reminder theory）1、整除的概念2、公约数3、公倍数4、欧几里得算法（辗转相除法）5、扩展欧几里得算法定义：设a和b不完全为0，则存在整数x和y,使得xa+yb=gcd(a,b)。
若gcd(a, b) = d, 则必定存在整数x, y使得ax + by = d由于ax + by = dbx0 + (a%b)y0 = d （经过一次辗转：a=b,b=a%b）在计算机中a%b = a –(a/b) * b所以bx0 + (a%b)y0 = bx0 + [a –(a/b) * b]y0= a y0 + b(x0 –(a/b) y0)= ax + by对照a, b系数，可由不定方程bx0 + (a%b)y0 = d的解x0 ,y0，得ax + by = d的解x = y0 , y = x0 –(a/b) y0而初始条件为ax + 0*y = d = a明显，这个不定方程的一组解为x = 1, y = 05.1 【求解x，y的方法的理解】：设a>b。
1、显然当b=0，gcd（a，b）=a。
此时x=1，y=0；2、ab<>0 时设ax1+by1=gcd(a,b);bx2+(a mod b)y2=gcd(b,a mod b); 根据欧几里德原理有gcd(a,b)=gcd(b,a mod b); 则:ax1+by1=bx2+(a mod b)y2; 即:ax1+by1=bx2+(a-(a/b)*b)y2=ay2+bx2-(a/b)*by2;根据恒等定理得：x1=y2; y1=x2-(a/b)*y2;这样我们就得到了求解x1,y1 的方法：x1，y1 的值基于x2，y2.上面的思想是以递归定义的，因为gcd 不断的递归求解一定会有个时候b=0，所以递归可以结束。
高中数学A版三 费马小定理和欧拉定理优秀课件
由于 31和127是素数 并且 235 1 = 31*127*8727391
所以，235 1的另外的素因数p只可能在数列
71，211，281， (5) 中 经检验，得到8727391 = 71*122921. 显然，122921的素因数在31，127或者数列(5)中 说明，122921不能被31和127整除，也不能被数
呢，这就是下面要讲的欧拉定理.
欧拉定理 设m为正整数，ɑ为
任意整数，且（ɑ， m ）=1，则
aφm 1modm,其中φm表示1，2，...，m
中与m互素的正整数的个数.
证明：
( 1 ) 令Z n = {x1,x2,...,xφn}
S = {a×x1（m od n）,a×x2（m od n）,...,a×xφn（ m od n）}
（2）
aφn x1 x2...xφn (m odn) ≡(ax1) (ax2 ) ... (a xφn )(m od n) ≡(ax1(m od n))×(ax2(m od n)) ... (axφn (m odn))(m od n)
对比等式的左右两端，因为 xi (1 ≤ i ≤ φ(n)) 与 n 互质，所以 aφ(n) ≡ 1 mod n （消去律）.
则 Zn = S .
① 因为 a 与 n 互质， xi (1 ≤ i ≤ φ(n)) 与 n 互质， 所
以 a * xi 与 n 互质，所以 a * xi mod n ∈ Zn .
② 若 i ≠ j ， 那么 xi ≠ xj，且由 a, n互质可得
a*
xi mod n ≠ a * xj mod n （消去律）.
数论中的欧拉定理
数论是研究整数性质的重要分支学科，而欧拉定理则是数论中的一大杰作。
欧拉定理是由瑞士数学家欧拉于18世纪提出的，它与模运算和数论之间有着密不可分的关系。
欧拉定理提供了一种用于求解同余方程的方法，同时也揭示了整数的一个重要性质。
下面我们就一起来详细介绍一下数论中的欧拉定理。
首先，我们来看一下欧拉定理的具体表述。
欧拉定理指出，对于任何互质的正整数a和n，满足a^{φ(n)}≡1(mod n)，其中φ(n)表示小于n且与n互质的正整数个数，也称为欧拉函数。
这个定理的推导是基于欧拉函数的一些基本性质，并且证明过程相对复杂，这里就不展开了。
那么我们来看一下欧拉定理具体应用的几个实例。
第一个实例，我们可以利用欧拉定理求解同余方程。
例如，我们要求解方程2^100≡x(mod 17)，通过欧拉定理我们可以转化为2^{φ(17)}≡1(mod 17)，即2^16≡1(mod 17)，这样我们就可以得到2^100≡2^4(mod 17)，也即x≡2^4(mod 17)，于是我们可以得到x 的余数为16。
第二个实例，欧拉定理可以用于验证费马小定理。
费马小定理指出，对于任何质数p和整数a，满足a^{p-1}≡1(mod p)。
我们可以将欧拉定理中的n替换为质数p，然后利用欧拉定理的结论即可得到费马小定理，这是一个重要的数论结果。
除了上述实例，欧拉定理还可以应用于密码学中的RSA算法。
RSA算法是一种非对称加密算法，它的安全性依赖于欧拉定理。
在RSA算法中，我们需要选择两个大质数p和q，并计算出它们的乘积n=p q。
然后选择一个与φ(n)互质的正整数e作为加密指数，再选择一个数d使得e d≡1(mod φ(n))。
最后，将(n,e)作为公钥，(n,d)作为私钥。
这样，我们可以利用公钥对消息进行加密，然后利用私钥对密文进行解密。
总的来说，数论中的欧拉定理是一个重要的定理，它在模运算和数论中有广泛的应用。
欧拉定理为我们提供了一种求解同余方程的方法，同时也为理解整数性质和解决密码学中的问题提供了重要的思路。
《费马小定理和欧拉定理》完整版 人教版1
A.5 B.6 C.4 D.2
5、设p，q是两个不同的素数，证明： pq 1 qp 1 1 (mod pq).
证明： 由费马定理：
qp 1 1 (mod p)， pq 1 1 (mod q)
pq 1 qp 1 1 (mod p) pq 1 qp 1 1 (mod q) 故 pq 1 qp 1 1 (mod pq).
•
9.自信让我们充满激情。有了自信， 我们才 能怀着 坚定的 信心和 希望， 开始伟 大而光 荣的事 业。自 信的人 有勇气 交往与 表达， 有信心 尝试与 坚持， 能够展 现优势 与才华 ，激发 潜能与 活力， 获得更 多的实 践机会 与创造 可能。
6、将612 1分解成素因数之积.
解：
612 1 = (63 1)( 63 1)( 66 1) =5*43*7*31*46657
对于46657，它的素因数必为12k 1型， 经检验的46657 = 13*37*97 故612 1 = 5*7*13*31*37*43*97.
7、证明：对于任意的整数a，(a, 561) = 1，都 有a560 1 (mod 561)，但561是合数.
课堂小结
1、费马小定理
设m为素数， a为任意整数，且（a，m）
则am -1 ≡1m odm.
2、欧拉定理 设m为正整数，ɑ为任意整数，且（ɑ，m ）
=1，则 am 1mod m,其中(m) 表示1，
2，…， m中与m互素的正整数的个数.
针对性练习
一、 设a，b，c，m是正整数，m > 1， (b, m)
列(5)中的不超过 122921 < 351
费马小定理和欧拉定理的应用
, u k. 作 - 3 ,
x 是欧拉函数 .
( u1u 2 u k )
由欧拉定理得 = 2
( u 1 ) ( u2 ) ( uk )
当 q = 2 时, pq = 2 ∋ 2= 4 合要求 ;
5 + 5 ,不
2 5
依此下去, 在数列 2 - 3 中 , 一定有一 个任意两两互质的无穷子数列 . 例 5 设 Q n 表示正整数 n 的各位数 码之和 . 求 Q Q Q 2 011 解 4 4 显然, Q n
2 011 2 011 2 011
( 2) 若 m in { p, q} = 5 , 不妨设 p = 5 , 要使 5q | 5 + 5 , 须使 q | 5 + 625 . 5 5 当 q = 5 时, pq = 5 ∋ 5= 25 | 5 + 5 , 知 p, q = 5 , 5 为一解 .
p q [ 2]
52 , 375 , 5 234 , 378 661 . 共八组解. n 例 4 证明: 数 列 2 - 3 中, 一 定有一 个任意两项互质的无穷子数列 . n 证明 设数列 2 - 3 中 , 已有 k 项是两 两互质的, 记为 u 1, u2, uk + 1 = 2 其中, 2
2 010 [ 1]
故 n = n = n - 1 m od p . n
p- 1
∃ %
另一方面, 由费马小定理知 1 m od p . 式 ∃ 与 % 矛盾. 此时 , 也无整数解. 所以, 方程没有整数解. ∀说明 #本例给出的方程 x + 5= y 称为
2 3
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第七讲 费马小定理与欧拉定理
2017.12.18
基础例题
1. 设n 是自然数，则n n n n 4321|5+++/
2.设{x 1，x 2，x 3，…，()m x ϕ}为模m 的一个简化剩余系，则()()()mod 1321≡⋯m
x x x x ϕ
3. 设a ，b ，c ，m 为自然数，m >1，(b ，m )=1，且()m b a mod 1≡，
()m b c mod 1≡，记()c a d ,=，则()m b d mod 1≡
4. 设p 是素数，p |b n -1，n 为自然数，则下列两个结论中至少有一个成立：
(1)p |b d -1对于某个因数d<n 成立；
(2)()n p m od 1≡
5. 将211-1=2047分解质因数
6. 将612-1分解质因数
7. 若a ，b 是任意整数，p 为素数.证明：()()p b a b a p p p
mod +≡+
8. 设p 为奇素数，a ，n 都是正整数，且p n |a p -1.
(1)证明：p n -1|a -1；
(2)当p =2时，上述结论成立吗?
10. 求(1237156+34)28被111除的余数.
11. 设p 是一个大于5的素数，求证：240|p 4-1
12. 设p 为素数.证明：存在无穷多个正整数n 使得()p n n mod 2≡
13.(1)证明下列事实但不许用费马小定理：若p 是质数，h 1，h 2，…，h n 是整数，则(h 1+h 2+…+h n )p ≡h 1p +h 2p +…+h n p (mod p )
(2)由(1)证明费马定理，然后再由费马定理证明欧拉定理.
每周真题小练
1. (ELMO 2017)设H 为三角形ABC 的垂心，M 为边BC 的中点.以AH 为直径的圆上，有相异的两点P ，Q (P 、Q 两点均不与A 重合)，满足M 位于直线PQ 上.证明：三角形APQ 的垂心位于三角形ABC 的外接圆上.
2.(命题人讲座) 设n 是一个大于1的奇数，数a 1，a 2，a 3，…，()n a ϕ是1，2，3，…，n 中与n 互素的所有正整数.证明()()n n k k n a ϕϕπ2
1cos
1=∏=
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