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Números primos de Fermat ' s pequeño Teorema

Considerar los números primos $a$$p$.

Se sabe de acuerdo a Fermat poco teorema (FLT) que la congruencia $a^{p-1} \equiv 1 \pmod {p}$ mantiene para cualquier prime $a$$p$.

A partir de esto, tenemos que existen infinitos números de la forma $a^m$ que son congruentes a $1$ como cualquier potencia $(a^{p-1})^k$ es congruente a $1$ si sólo se $a^{p-1}$ es congruente.

La pregunta que surge sin embargo si el número de $m=p-1$ aparecen en FLT es el número más pequeño (obviamente excluyendo $a^0=1$) que satifies $a^m \equiv 1 \pmod {p}$ ?

He hecho algunos análisis experimental teniendo en cuenta los poderes de $a=2$ y la secuencia de los números primos $p=5,7,11,13,17, 19 , \dots$.

Voy a nombre de los números primos $p$ para que la igualdad anterior es satisfecho cuando hay no menos de número de $m$ $p-1$ que $2^m \equiv 1 \pmod {p}$ apropiado FLT números primos - si sucede que, sin embargo, hay un número de $m<p-1$ al $2^m \equiv 1 \pmod {p}$ está satisfecho voy a nombre de número de $p$ inadecuado FLT número (si hay más terminología oficial hágamelo saber) número y $m$ número inicial para el $p$.

De haber hecho los cálculos que he recibido siguientes números de $p$ para potencias de dos congruente a $ 1 \pmod {p}$:

Adecuado LFT números: $5(4),11(10),13(12),19(18),29(28),37(36),53(52),59(58) \dots$

Inadecuado LFT números: $7 (3), 17 (8), 23(11), 31(5),41(20),43(14), 47(23)\dots$

Aquí en soportes más pequeños exponentes $m$ (nombrado como número inicial) para satysfying fórmula $2^m \equiv 1 \pmod {p}$ se dan. Por ejemplo,$2^8\equiv 1 \pmod {17}$.

Evidentemente números iniciales del uso inadecuado del FLT números son divisores de $p-1$ lo que es intuitivamente se espera, pero ¿por qué exactamente tal valor no otros ? (ver$5$$31$, no, por ejemplo, $10$ o ver$14$$43$$7$) es difícil de decir.

Mi pregunta:

  • es que cualquier método para discernir correcta e incorrecta FLT números?
  • si somos capaces de reconocer que un número primo es incorrecto FLT podemos decir también lo que es un número inicial asociado con él?

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G Tony Jacobs Puntos 5904

Usted está investigando si el número de $2$ es una "raíz primitiva" modulo $p$. Cada número $a=1,2,\ldots,p-1$ tiene un "orden" mod $p$, que es el más pequeño de alimentación de $a$ que es congruente a $1$ modulo $p$. Una raíz primitiva es un número cuyo fin es $p-1$. El hecho de que cada número primo tiene una raíz primitiva es no trivial de resultado.

Una vez que sabemos que cada prime tiene una raíz primitiva, ¿cómo podemos predecir qué número(s) de raíces primitivas, y cuáles no? Esto es duro, y no hay una respuesta simple. Podemos decir cuántas raíces primitivas existen para una determinada prime $p$, y una vez que encontramos uno, es una simple cuestión de la lista de los demás. Sin embargo, encontrar la primera no es algo que tenemos una fórmula para.

Recomiendo leer sobre raíces primitivas, y si saben algo de álgebra abstracta, el estudio de la estructura de las "unidades de grupo" modulo $p$ (o, para aún más diversión, el modulo $n$ para cualquier número natural $n$.) He aquí un punto de partida: la raíz Primitiva en la Wikipedia

En cualquier caso, sigue leyendo y preguntando a los grandes interrogantes acerca de la teoría de los números! No hay límite a la alegría que allí se encuentran. :)

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