Тема . Остатки и сравнения по модулю

Малая теорема Ферма

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела остатки и сравнения по модулю
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#83138

Малая теорема Ферма. Для любого простого p  и взаимно простого с p  числа a  верно, что ap−1 ≡ 1  (mod p  )

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Попробуем доказать по индукции, что a^p - a делится на р. База a=1 очевидна. Как сделать переход от а к а+1?

Подсказка 2

Что мы можем сказать про делимость на p для биномиальных коэффициентов в выражении (а+1)^p?

Подсказка 3

p!/(k!(p-k)!) делится на р для всех k кроме 0 и р, поскольку числитель делится на р, а знаменатель - нет. Что тогда останется, если смотреть на выражение по модулю p?

Показать доказательство

Первое решение.

Давайте возьмем две разные ПрСВ по одному модулю p  и перемножим в каждой все числа. Так как наборы остатков одинаковые, то получившиеся произведения будут сравнимы по модулю p  .

Тогда рассмотрим две такие ПрСВ: [1, 2, ..., p− 1  ] и [a  , 2a  , ..., (p− 1)a  ] (То, что написано справа - это a⋅ ПрСВ) и перемножим в каждой все числа.

Получаем, что 1⋅2⋅....⋅(p − 1)≡ a⋅2a⋅....⋅(p− 1)a  (mod p  ) или              p−1
(p− 1)!≡ (p− 1)!a  (mod p  ). Теперь перепишем это через разность, то есть  p−1                p−1
a   (p− 1)!− (p− 1)!= (a − 1)(p− 1)!  делится на p  . Из-за того, что НОД((p− 1)!  , p  ) = 1 следует, что p−1
a  − 1  делится на p  или ap−1 ≡ 1  (mod p  )

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Второе решение.

Зафиксируем простое число p.  Проверим базу индукции: a= 1.  Тогда действительно 1p − 1 =0  — делится на p.  Пусть ap− a  делится на p.  Докажем, что (a+1)p− (a+ 1).  делится на p.  Докажем, что для 0 <k < p  число Ckp  делится на p.  Действительно, Ckp = k!(pp−!k)!.  В каждом из факториалов k!  и (p− k)!  все сомножители меньше p,  а потому взаимно просты с p.  Тогда, поскольку p!  делится на p,  то и Ckp  делится на p.  Благодаря этому утверждению и биному Ньютона, получаем

(a+ 1)p =∑p Ckak ≡ ap+ 1
        k=0 p    p

По предположению индукции ap+ 1≡p a+ 1,  чтд.

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!