欧拉函数

欧拉函数 φ(n) 是小于等于 n 的正整数中与 n 互质的数的个数。

欧拉定理

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互质,则:

a ^ φ(x) ≡ 1 (mod n)

费马小定理

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p是质数,所以有 φ(p) = p-1,代入欧拉定理即可证明。

推论

推论:对于任意正整数a,有 a^p ≡ a (mod p),因为a能被p整除时结论显然成立。

应用

基本例子

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φ(5)=4。

计算:a^{φ(n)} = 3^4 =81,而81= 80 + 1 ≡ 1 (mod 5)。

与定理结果相符。

简化幂的模运算

这个定理可以用来简化幂的模运算。

比如计算7^{222}的个位数,实际是求7^{222}被10除的余数。

7和10互素,且φ(10)=4。

由欧拉定理知7^4≡1(mod 10)。

所以7^{222}=(7^4)^55(7^2)≡1^{55}7^2≡49≡9 (mod 10)。

参考资料

欧拉定理

费马小定理、欧拉定理与扩展欧拉定理(含证明)

数论四大定理之欧拉定理

RSA算法原理(一)之欧拉定理

欧拉定理、拓展欧拉定理及其应用(欧拉降幂法)