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定理証明済み

オイラーの定理(トーシェント関数)

内容

gcd⁡(a,n)=1\gcd(a,n)=1 ならば aφ(n)≡1(modn)a^{\varphi(n)}\equiv 1 \pmod{n} が成り立つ。ここで φ(n)\varphi(n)(オイラーのトーシェント関数)は {1,…,n}\{1,\dots,n\} の中で nn と互いに素な整数の個数を表す。

なぜ正しいのか?

これはフェルマーの小定理を素数を法とする場合から一般の法へと一般化したものである:φ(n)\varphi(n) 個の、nn を法として可逆な剰余に対して同じ置換の議論が成り立つ(1,…,p−11,\dots,p-1 すべてではなく)。

証明の概略

R={r1,…,rφ(n)}R=\{r_1,\dots,r_{\varphi(n)}\} を nn と互いに素な nn を法とする剰余の集合とする。aa を掛けることは RR を置換する(gcd⁡(a,n)=1\gcd(a,n)=1 より)。この置換の前後で RR のすべての元を掛け合わせると aφ(n)∏ri≡∏ri(modn)a^{\varphi(n)}\prod r_i \equiv \prod r_i \pmod n が得られ、∏ri\prod r_i(nn を法として可逆)を消去すると aφ(n)≡1(modn)a^{\varphi(n)}\equiv1\pmod n が得られる。

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参考文献

  1. Leonhard Euler (1763). Theoremata arithmetica nova methodo demonstrata
  2. G. H. Hardy, E. M. Wright (2008). An Introduction to the Theory of Numbers · DOI:10.1093/oso/9780199219858.001.0001