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原根

原根

原根,是一個數學符號。設m是正整數,a是整數,若a模m的階等於φ(m),則稱a為模m的一個原根。

定義


設m是正整數,a是整數,若a模m的階等於φ(m),則稱a為模m的一個原根。(其中φ(m)表示m的歐拉函數
假設一個數g對於P來說是原根,那麼的結果兩兩不同,且有 ,,那麼g可以稱為是P的一個原根,歸根到底就是當且當指數為的時候成立.(這裡P是素數).
簡單來說,(p為素數)
其中i≠j且i, j介於1至之間
則g為p的原根。
求原根目前的做法只能是從2開始枚舉,然後暴力判斷是否當且當指數為的時候成立
而由於原根一般都不大,所以可以暴力得到.

性質


1)可以證明,如果正整數和正整數 d 滿足,則 d 整除 φ(m)。因此Ordm(a)整除φ(m)。在例子中,當時,我們僅需要驗證 3 的 1 、2、3 和 6 次方模 7 的餘數即可。
2)記,則模 m 兩兩不同餘。因此當a是模m的原根時,構成模 m 的簡化剩餘系。
3)模m有原根的充要條件是,其中p是奇質數,n是任意正整數。
4)對正整數,如果 a 是模 m 的原根,那麼 a 是整數模n乘法群(即加法群的可逆元,也就是所有與 m 互素的正整數構成的等價類構成的乘法群)Zn的一個生成元。由於Zn有 φ(m)個元素,而它的生成元的個數就是它的可逆元個數,即 φ(φ(m))個,因此當模m有原根時,它有φ(φ(m))個原根。

例子


設,則φ(7)等於6。
設,由於,,而,,所以2不是模7的一個原根。設,由於,,,,,,所以3是模7的一個原根。
補充一點,根據原根的性質1,只需要驗證,,,即可,這樣可以簡化運算。