如何證明p的非二次剩餘 1(mod p

時間 2021-05-29 23:21:58

1樓:數學同好

欲證命題:對於任意奇質數p,p的非二次剩餘b,滿足: -1 (mod p)

考慮 p-1 個集合 , , … ,

每個集合中的 p-1 個數,模 p 的餘數恰好對應 1 至 p-1(*)

(反證法:假設其中存在集合 ,有ki k j (mod p)(1k, i , jp-1,不妨i>j)

k(i-j) 0 (mod p) , 由於 p 質數,k 0(mod p)或 i-j 0 (mod p)

又 1k, i , jp-1,產生矛盾,假設不成立)

由上述第二個集合與性質(*)可知,在 p>3 時,在 2 至 p-2 中恰好存在乙個不等於 2 的數,使其與 2 的乘積模 p 餘1(1 與 p-1 兩個數與 2 的積模 p 都不餘1)

同理可知 p>3 時,2 至 p-2(偶數個數)存在唯一的配對方式,使 對陣列,每組的兩個數乘積模 p 餘 1

故當 p>3 時,(p-1)! 2*3*…*(p-1)(p-1)* -1(mod p),

p=3 時,上式也成立

故(p-1)! -1(mod p)(威爾遜定理)

由於 b 是 p 的非二次剩餘,根據上述p-1個集合與性質(*)可知,1 至 p-1 存在唯一的兩兩配對方式,使 對陣列,每組的兩個數之積模 p 同餘 b(由非二次剩餘的定義,p-1個數中的任意乙個的平方模 p 都不與 b 同餘,故這樣的配對一定可以進行)

故(p-1)! (mod p)(兩兩配對)

得證:-1 (mod p)

2樓:好地方bug

糾正一下題主,是非二次剩餘的 次方

這個性質又叫做尤拉判別法

令 表示 二次剩餘的集合, 表示 的二次非剩餘的集合。

欲證明:

先證明:

由於 ,則存在 ,使得 ,並且 。

由費馬小定理知, ,則

由於 構成模 最簡剩餘系,則存在 ,使得 ,繼而 。

由費馬小定理知, ,則有 ,則 ,說明 是偶數。

不妨令 ,則有 。

從而 由費馬小定理知, ,則 。

所以 取 的餘數,要麼是 要麼是 ,而由於 要麼是 的二次剩餘,要麼是二次非剩餘,並且前面已經證明 ,所以得到

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