原根

数论,特别是整除理论中,原根是一个很重要的概念。

对于两个正整数,由欧拉定理可知,存在正整数, 比如说欧拉函数,即小于等于 m 的正整数中与 m 互质的正整数的个数,使得。

由此,在时,定义对模的指数为使成立的最小的正整数。由前知 一定小于等于 ,若,则称是模的原根


  • 可以证明,如果正整数和正整数 d 满足,则  整除 d。[1]因此整除。在例子中,当时,我们仅需要验证 3 的 1 、2、3 和 6 次方模 7 的余数即可。
  • 记,则模 m 两两不同余。因此当是模的原根时,构成模 m 的简化剩余系
  • 模有原根的充要条件是,其中是奇质数,是任意正整数
  • 对正整数,如果 a 是模 m 的原根,那么 a 是整数模n乘法群(即加法群 Z/mZ 的可逆元,也就是所有与 m 互素的正整数构成的等价类构成的乘法群)Zn×的一个生成元。由于Zn×有 个元素,而它的生成元的个数就是它的可逆元个数,即 个,因此当模有原根时,它有个原根。

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