이 글의 내용은 성균관대학교 권순학 교수님의 2019년 4월 18일 수업 내용을 재구성한 것입니다.
Reduced residue system (RRS) {#rrs}
n:textrm자연수
Sn=0lealenmidgcd(a,n)=1
집합 \(T\)가 \(T \equiv S_n ; (\textrm{mod} ; n)\)을 만족할 때, \(T\)를 Reduced residue system modulo n이리고 부른다
예시 {#rrs-example}
n=4RightarrowT=1,3,−1,1,5,8
n=5RightarrowT=1,2,3,4,−2,−1,1,2
증명
1. 모두 다르다 \((\textrm{mod} ; n)\)
ariequivarj(textrmmodn)Leftrightarrownmid(ari−arj)Leftrightarrownmida(ri−rj)Leftrightarrownmid(ri−rj)(becausegcd(a,n)=1)Leftrightarrowriequivrj(textrmmodn)Leftrightarrowi=j(becauserj,riinSn)
2. \(\gcd(ar_i, n) = 1\)
gcd(a,n)=1
gcd(ri,n)=1(becauseriinSn)
예시: \(n = 8\)
T=1,3,5,7
a = 2
aT=2,4,6,8equiv0,2,4,6(textrmmod8)
thereforeaTtextrmisnotaRRSmodulo8
a = 3
aT=3,9,15,21equiv1,3,5,7(textrmmod8)
thereforeaTtextrmisaRRSmodulo8
The Euler \(\phi\) function {#euler-phi-function}
phi(n)=∣Sn∣textrmwhereSntextrmisaRRSmodulon
예시 {#euler-phi-function-examples}
phi(1)=∣0∣=1
phi(2)=∣1∣=1
phi(3)=∣1,2∣=2
phi(7)=∣1,2,3,4,5,6∣=6
phi(8)=∣1,3,5,7∣=4
The Euler’s Theorem
\(\gcd(a, n) = 1\)인 자연수 \(a\)에 대하여,
aphi(n)equiv1(textrmmodn)textrmwherephi(n)textrmisnumberofelementsinRRS
증명 {#proof-of-eulers-theorem}
T:textrmaRRS(textrmmodn)
TequivaT(textrmmodn)
Rightarrowr1r2cdotsrkequivakr1r2cdotsrkwherek=ϕ(n)
Rightarrownmid(ak−1)r1r2cdotsrk
Rightarrownmid(aphi(n)−1)(becauseriinT)
Rightarrowaphi(n)equiv1(textrmmodn)
Collorary: The Fermat’s Little Theorem
\(n\)이 소수인 경우, \(a^{\phi(n)} \equiv a^{p-1} \equiv 1 ; (\textrm{mod} ; n) \)