Тема . Остатки и сравнения по модулю

Показатели и первообразные корни

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#98617

Пусть q  — простое число. Оказалось, что p= 4q +1  — простое. Докажите, что 2  является первообразным корнем по модулю p.

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Пусть s — показатель 2 по модулю p. Какие значения может принимать s?

Подсказка 2

Верно! s — это одно из чисел 2, 4, q, 2q или 4q. Поскольку p — простое число, то по модулю p есть первообразный корень. Тогда остаток 2 — некоторая степень k этого первообразного корня. Тогда мы знаем, что 4q | sk. Как доказать, что s не может быть равно 2 или 4?

Подсказка 3

Точно! Тогда бы получилось, что 16 сравнимо с 1 по модулю p, что невозможно для p вида 4q+1 с простым q. Для того, чтобы доказать, что s не может быть равно q или 2q вспомним, что 4q | sk. Какими свойствами обладает k?

Подсказка 4

Верно! В обоих случаях k четно, поэтому 2 является квадратичным вычетом по модулю p. Возможно ли это?

Показать доказательство

Пусть g  — первообразный корень по модулю p  и s =ord(2).
      p  Тогда 24q ≡ 1  по малой теореме Ферма, а потому s|4q.  С другой стороны,      k
2≡p g ,  поскольку НОД (2,p)=1.  Таким образом, sk
g ≡ 1,  следовательно 4q|sk.  Ясно, что тогда s∈ {2,4,q,2q,4q}.  В случае s∈ {2,4} имеем k = qm,  поэтому  qm
g   ≡p 2,  следовательно, 16 ≡p 1,  поскольку  4q
g  ≡ 1.  Очевидно, что k ⁄=0.  При простых p  это возможно только для p= 3  и p =5,  которые не представляются в виде 4q+ 1  для простых q.

Предположим, что s= q.  Тогда      4t
2≡p g .  Тогда 2  является квадратичным вычетом по модулю p.  Найдем символ Лежандра

( 2)       2          2
  p = (−1)(p−1)∕8 =(−1)2q +q = −1

Тогда q  не может являться квадратичным вычетом по модулю p  — противоречие. В случае s= 2q  снова получаем, что k =2t,  поэтому g2t = 2,  но 2  не может являться квадратичным вычетом по модулю 4q +1.  Таким образом, s =4q,  что и требовалось.

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!