原根
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對於两个正整数(a,m) = 1,由欧拉定理可知,存在正整数
, 比如说欧拉函数d = φ(m),即小于等于 m 的正整数中与 m 互質的正整数的个数,使得
。
由此,在(a,m) = 1時,定義a对模m的指数Ordm(a)為使
成立的最小的正整数d。由前知Ordm(a) 一定小于等于 φ(m),若Ordm(a) = φ(m),則稱a是模m的原根。
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[编辑] 例子
设m = 7,则
等于6。
- 设a = 2,由于
,而
,所以 2 不是模 7 的一个原根。 - 设a = 3,由于
,
,
,
,
,
,因此有
,所以 3 是模 7 的一个原根。
[编辑] 性质
- 可以证明,如果正整数(a,m) = 1和正整数 d 满足
,则 d 整除 φ(m)。因此Ordm(a)整除φ(m)。在例子中,当a = 3时,我们仅需要验证 3 的 1 、2、3 和 6 次方模 7 的余数即可。
- 模m有原根的充要條件是m = 1,2,4,pn,2pn,其中p是奇質數,n是任意正整數。
- 对正整数(a,m) = 1,如果 a 是模 m 的原根,那么 a 是整数模n乘法群(即加法群 Z/mZ 的可逆元,也就是所有与 m 互素的正整数构成的等价类构成的乘法群)Zn×的一个生成元。由于Zn×有 φ(m)个元素,而它的生成元的个数就是它的可逆元个数,即 φ(φ(m))个,因此当模m有原根時,它有φ(φ(m))個原根。
[编辑] 一些數的原根列表
| m | 模m的原根 |
| 2 | 1 |
| 3 | 2 |
| 4 | 3 |
| 5 | 2,3 |
| 6 | 5 |
| 7 | 3,5 |
除了直接運算以外,至今還沒有一個辦法可以找到模特定m時的原根,但假如已知模m有一個原根,則可找出它其他的原根
[编辑] 參見
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