题解。
阶
定义
设 a,m∈N+,且 a⊥m,使 ax≡1(modm) 成立的最小正整数 x,称为 a 模 m 的阶,记为 ordma。
性质
比较显然的,根据定义直接得到:
an≡1(modm) 的充要条件为 ordma∣n。
ordma∣φ(m),欧拉定理证明。
设 p,q∈N,ap≡aq(modm) 的充要条件为 p≡q(modordma)。
ordma=x,则 1,a,a2,⋯,ax−1,模 m 两两不同余。
需要稍微推一下的(其实感性理解还是很容易的):
设 b∈N+,若 ab≡1(modm),则 ordma=ordmb。
axbx≡bx≡1,bx=1,ayby≡ay≡1,ax=1。
这个比较有用:令 x=ordma,有 t∈N+ 则 ordmat=gcd(t,x)x。
设 w∈N+,若 w∣m,则 ordwa∣ordma。
用这个:aordma=km+1=xkw+1 容易得到。
设 n∈N+。若 m⊥n,a⊥n,则 ordmna=lcm(ordma,ordna)。
设 b∈N+,若 b⊥m 且 ordma⊥ordmb,则 ordmab=ordma×ordmb 。
原根
P6091 【模板】原根。
定义
设 g,m∈N+,且 g⊥m,若 ordmg=φ(m),则称 g 是模 m 的原根。
原根存在定理
模 m 有原根的充要条件是 m=2,4,pk,2pk,其中 p 是奇素数,k 是任意正整数。
证明困难。
原根判定定理
若 g 为模 m 的原根,则对于任意 φ(m) 的质因子 p,必有 gpφ(m)≡1(modm)。
求所有原根
设 g 为模 m 的原根,则集合 S={gs∣1≤s≤φ(m),s⊥φ(m)} 给出模 m 的全部原根。模 m 的原根有 φ(φ(m)) 个。
最小原根是 m41 级别的。