函数公式网 欧拉函数 欧拉函数和费马小定理

欧拉函数和费马小定理

费马小定理大家都很熟悉了。 它说如果 p 是素数,那么对于任何正整数 a,p 都可以除以 a^p-a。 1736年,欧拉对费马小定理给出了严格的证明。 1760年,欧拉对费马小定理进行了重要的推广。 他首先考虑了小于给定正整数n且与n互质的正整数个数。 高斯为此专门引入了一个符号Φ(n),称为欧拉函数。

利用这个新函数,欧拉证明了如果a和n互质,则n整除a^Φ(n)-1。 注意,当n为质数p时,每一个小于p的正整数都与p互质,即Φ(n)=p-1,此时欧拉推出的定理就变成了对于每一个与p互质 ,都有p整除a^(p-1)-1,当然a^p-a也是整除的。 如果a和p不互质,即p整除a,显然p整除a^p-a。 其实这就是费马小定理。

令人惊讶的是,欧拉定理的证明非常简单,比起他的发现和提议要困难得多。 下面我们来看看他的证明过程。

首先假设a和n互质,在1,2,3,…,n和n互质数R1,R2,R3,…,Rk,则 欧拉函数Φ(n)=k。 然后欧拉考虑 k 个数 aR1、aR2、aR3、…、aRk 除以 n 的余数。 一方面,a和n互质,Ri也分别与n互质,所以它们的余数也与n互质。 另一方面,如果 aRi 和 aRj 除以 n 的余数相同,则 n 必须除以它们的差值,即 n 除以 Ri-Rj,这是不可能的。 因此,aR1,aR2,aR3,…,aRk除以n得到的余数不仅与n互质,而且成对不同。 因此,余数就是R1、R2、R3、……、Rk的某种排列。 于是n分以下产品的差值:

费马小定理大家都很熟悉了。 它说如果 p 是素数,那么对于任何正整数 a,p 都可以除以 a^p-a。 1736年,欧拉对费马小定理给出了严格的证明。 1760年,欧拉对费马小定理进行了重要的推广。 他首先考虑了小于给定正整数n且与n互质的正整数个数。 高斯为此专门引入了一个符号Φ(n),称为欧拉函数。

利用这个新函数,欧拉证明了如果a和n互质,则n整除a^Φ(n)-1。 注意,当n为质数p时,每一个小于p的正整数都与p互质,即Φ(n)=p-1,此时欧拉推出的定理就变成了对于每一个与p互质 ,都有p整除a^(p-1)-1,当然a^p-a也是整除的。 如果a和p不互质,即p整除a,显然p整除a^p-a。 其实这就是费马小定理。

令人惊讶的是,欧拉定理的证明非常简单,比起他的发现和提议要困难得多。 下面我们来看看他的证明过程。

首先假设a和n互质,在1,2,3,…,n和n互质数R1,R2,R3,…,Rk,则 欧拉函数Φ(n)=k。 然后欧拉考虑 k 个数 aR1、aR2、aR3、…、aRk 除以 n 的余数。 一方面,a和n互质,Ri也分别与n互质,所以它们的余数也与n互质。 另一方面,如果 aRi 和 aRj 除以 n 的余数相同,则 n 必须除以它们的差值,即 n 除以 Ri-Rj,这是不可能的。 因此,aR1,aR2,aR3,…,aRk除以n得到的余数不仅与n互质,而且成对不同。 因此,余数就是R1、R2、R3、……、Rk的某种排列。 所以n除以下乘积的差:

因为R1R2R3…Rk也是n的素数,所以n除a^k-1。 至此,欧拉对费马小定理的推广得到证明。

费马小定理大家都很熟悉了。 它说如果 p 是素数,那么对于任何正整数 a,p 都可以除以 a^p-a。 1736年,欧拉对费马小定理给出了严格的证明。 1760年,欧拉对费马小定理进行了重要的推广。 他首先考虑了小于给定正整数n且与n互质的正整数个数。 高斯为此专门引入了一个符号Φ(n),称为欧拉函数。

利用这个新函数,欧拉证明了如果a和n互质,则n整除a^Φ(n)-1。 注意,当n为质数p时,每一个小于p的正整数都与p互质,即Φ(n)=p-1,此时欧拉推出的定理就变成了对于每一个与p互质 ,都有p整除a^(p-1)-1,当然a^p-a也是整除的。 如果a和p不互质,即p整除a,显然p整除a^p-a。 其实这就是费马小定理。

令人惊讶的是,欧拉定理的证明非常简单,比起他的发现和提议要困难得多。 下面我们来看看他的证明过程。

首先假设a和n互质,在1,2,3,…,n和n互质数R1,R2,R3,…,Rk,则 欧拉函数Φ(n)=k。 然后欧拉考虑 k 个数 aR1、aR2、aR3、…、aRk 除以 n 的余数。 一方面,a和n互质,Ri也分别与n互质,所以它们的余数也与n互质。 另一方面,如果 aRi 和 aRj 除以 n 的余数相同,则 n 必须除以它们的差值,即 n 除以 Ri-Rj,这是不可能的。 因此,aR1,aR2,aR3,…,aRk除以n得到的余数不仅与n互质,而且成对不同。 因此,余数就是R1、R2、R3、……、Rk的某种排列。 所以n除以下乘积的差:

因为R1R2R3…Rk也是n的素数,所以n除a^k-1。 至此,欧拉对费马小定理的推广得到证明。

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我读书不多,欧拉大师,别骗我! 所有自然数的和是多少?

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