威爾遜定理

應用於數學、信息學的定理

在初等數論中,威爾遜定理給出了判定一個自然數是否為素數的充分必要條件。即:當且僅當p為素數時:( p -1 )! ≡ -1 ( mod p ),但是由於階乘是呈爆炸增長的,其結論對於實際操作意義不大。

證明


充分性

如果“p”不是素數,當,若p不是完全平方數,則存在兩個不等的因數a,b使得;若p是完全平方數即,

必要性

若p是素數,取集合
那麼A中的元素是不是恰好兩兩配對呢? 不一定,但只需考慮這種情況
由此可得:
其餘兩兩配對;故而

必要性證明


證明:若p為質數,則p可整除

方法一

,命題顯然成立;
,命題顯然成立;
假設B中被p除餘一的數是γa:
一若
二若
由一二三知
a不同時,γ也相異;若,因,,而B中的元素關於mod p不同餘,可見
即A中的每一個a均可找到與其配對的
又,a不同時,γ也相異。
因此,A中的偶數個
從而p可整除

方法二

對於偶質數2,命題顯然成立;
對於奇質數,令中不會有對於除數p同餘的兩個數;事實上則,B中的元素不可能被p除盡。於是B中被p除得的餘數形成集合
假設b中被p除餘一的數是γa:
一若
二若
三若,故應有此與矛盾,故不成立;
由一二三知
a不同時,γ也相異;若,因,而B中的元素關於mod p不同餘,可見
依次取a為
從而
從而p可整除