• ベストアンサー

フェルマー小定理の特殊形?

gef00675の回答

  • gef00675
  • ベストアンサー率56% (57/100)
回答No.2

 フェルマーの小定理の一般形であるオイラーの定理   a^φ(K)≡1 (mod K)  (aとKは互いに素) があります。 ここで、φ(K)は、K 未満の K と互いに素な自然数の個数(オイラー関数)です。  K=10の場合、φ(10)=4なので   a^4≡1 (mod 10)  (aと10は互いに素) が成り立っています。このことに注意すると、ご質問の、   n^(4m+1)≡n (mod 10) : n,mは 整数 が成立するかは、自然数nを素因数に分解し、n=2^x・5^y・aと表してみると、 考えやすいと思います。 ご自身で考える楽しみをうばうといけませんので。この辺でやめときます。

yasu2209
質問者

補足

回答ありがとうございます。 やはりオイラーの定理がベースになっているんですね。 最初フェルマーの小定理やオイラーの定理は素数の時、だとか互いに素の時だとか制限があったので、私の規則とは違うものかと考えましたが、ご指摘の「自然数nを素因数に分解して・・・」というのをみて、なるほど、結局私の規則がこれらの定理に帰納されていくんだなと感じました。 文中にも書きましたように私は数学は素人ですし、なにより整数論の部分は一番性に合ってない部分ですので、まだ成立するかどうかの詳しい検証はできていませんが仕事の合間を見ながら少しずつ考えてみようと思います。 今はまだ#1様の宿題(?)にてこずっています。

関連するQ&A

  • フェルマの小定理について

    次の主張(フェルマの小定理)の証明を与えよ。 「pが素数のとき、aがpと互いに素な整数ならば、a^(p-1) ≡ 1 (mod p) が成立する。」 フェルマの小定理についてあまり詳しくないので分かりやすく教えていただけると嬉しいです。 宜しくお願い致します。

  • フェルマの小定理と位数に関する質問です

    問題) pを素数とします。また、aをpで割り切ることのできない整数とします。 この時、a^n≡1(mod p)となる最小の正整数nをmとすると p≡1(mod m)であることを証明したいです。 証明) まず、フェルマの小定理より、 n=p-1のとき、a^n≡1(mod p)が成り立つことが分かります。 よって、n=p-1がa^n≡1(mod p)となる最小の正整数nの場合、 m=p-1なので、明らかにp-1をmで割り切ることができるため、 p≡1(mod m)である。 (ここからが分かりません。。。) 次に、n=p-1がa^n≡1(mod p)となる最小の正整数nでない場合、 つまり、m<p-1となるmが存在する場合、 そのmによって、p≡1(mod m)が成り立つことを証明したいのですが、よく分かりません。 どなたか詳しい方、ご教授お願いします。 途中までの証明も不適切(不要)でしたら指摘してください。 よろしくお願いします。

  • フェルマーの小定理

    http://www.math.kobe-u.ac.jp/~taka/asir-book-html/main/node96.html このサイトの"証明: 定理 17.2 をx = m^(q-1) mod pに対して適応すると"という行からひとつしたの (m^(q-1))^(p-1) = m^(n') = 1 mod p これはフェルマーの小定理を用いて導いてるのは分かります.しかし,m と p が互いに素でなければ成り立たないはずなのにそこに言及していないのが気になります.なぜ成り立つのでしょうか?

  • フェルマーの最終定理

    フェルマーの最終定理ってありますよね?Xのn乗+Yのn乗=Zのn乗  これに3以上の整数解は(nの)ないってやつですよね? これの証明ってどんなのですか?

  • フェルマの小定理の証明方法について

    フェルマの小定理の証明は、ふつうは、二項定理と数学的帰納法、または、オイラーの定理を使うようです。以下の証明で、(式a)から(式b)に移るのは妥当なのか、よくわかりません。 [蛇足] フェルマの小定理より、オイラーの定理の証明のほうが簡単なのは違和感を感じるのですが・・・。フェルマの小定理の簡明な証明方法があったら、それも教えてほしいです。 ●オイラーの定理 (a,m)=1のとき    a^(φ(m))≡1 (mod m) 【フェルマの小定理】 a^(p-1)≡1 (mod p)  ただし、aは正の整数(←条件を、少し制約しました。)、pは素数、aとpは互いに素((a,p)=1) とする。 ■証明 数学的帰納法を用いる。 (1)a=1 のときは明らか。 (2)a=k のとき成り立つと仮定して、a=k+1のとき成り立つことを証明する。 言い換えると、mod p において、 k^p≡k ⇒ (k+1)^p≡k+1 を証明すればよい。 以下、合同式は mod p の場合のことを指す。 仮定より、 (k)^p≡k (k)^p-1≡k-1 F(k)=k^(p-1)+k^(p-1)…+1 とおくと、 (k-1)・F(k)≡k-1 よって、 F(k)≡1 ところで、F(k)はp個の元から構成されており、 p-1 Σ(k^m)≡1          (式a) m=0 と書き直せる。ここで、kをk+1に置き換えるが、加法+と乗法・を交換則、結合則、分配則をみたす演算子*とすると、 p-1 Σ((k)^m*(1)^m)≡1     (式b) m=0 と書ける。これより、  p-1 k・Σ((k)^m*(1)^m)≡k  m=0      p-1 (k*1-1)・Σ((k)^m*(1)^m)≡k      m=0 よって、 (k*1)^p-1≡k 書き直して、 (k+1)^p≡k+1     <証明終>

  • フェルマーの定理を使った問題

    こんにちは。 最近フェルマーの定理を習って家で復習しているのですが、 使い方がいまいち分かりません。 例えば以下の2題はどのようにこの定理を利用すればよいのでしょうか? 最近数学に興味が湧いたのですが、 まだまだまともについていくことができません。。。 早く劣等生を卒業したいものです。 (1)p,q,rを異なる整数とし、(a,pqr)=1とすると、 a^(p-1)(q-1)(r-1)はpqrで割り切れることを証明しなさい。 (2)561=3*11*7に対し、(a,561)=1とすると、(a^560)-1は561で割り切れることを証明しなさい。 数学と聞くと拒否反応を起こしてしまうレベルです。 数学好きのみなさんには何だと思う問題かもしれませんが、よろしくご教授お願いいたします。

  • オイラーの定理(整数)

    nは自然数、aは整数とする。aとnが互いに素な時、a^{φ(n)}≡1( mod n)が成り立つ。 ここでφ(n)は「n以下の自然数でnと互いに素なものの個数を表す」"オイラーの関数"である。 この定理の例証で、例えばn=45=3^(2)*5のときa=7として考えます。 φ(45)=φ(3^2)*φ(5)となり、φ(3^2)=6、φ(5)=4です。 フェルマーの小定理よりmod 5 で、7^φ(45)={7^φ(5)}^φ(3^2)は {7^φ(5)}≡1 (mod 5)より、7^φ(45)≡1 (mod 5 )・・・(1)になり。 次に7^φ(3^2)≡1(mod 3^2)をしるします。フェルマーの小定理より mod 3 で 7^(3-1)≡1なので7^(3-1)=3k+1、 7^φ(3^2)={7^(3-1)}^3=(3k+1)^3=(3k)^3+3C1(3k)^2+3C2(3k)+1 3C1、3C2は3の倍数なので、7^φ(3^2)≡1(mod 3^2)・・・(2)です。 よって、7^φ(45)={7^φ(3^2)}^φ(5)≡1(mod 3^2)となります。 ここからが分からない箇所なのですが、中国の剰余定理から、 (1)かつ(2)⇔7^φ(45)≡■(mod 3^(2)*5)となる■が、1つだけ存在します。と書いてありますが、自分は中国の剰余定理は、m、nを互いに素な自然数とする。 x≡a(mod m)かつ x≡b(mod n)を満たす整数xはmnを法として、ただ1つ存在する。と書いてあることから、割る数が違えば、a,bのように余りもちがう場合に、整数xはmnを法として、ただ1つ存在する。と思っていたのですが、 この例証では、■≡7^φ(45) (mod 5)かつ■≡7^φ(45) (mod 3^2)のような余りが 一緒の場合を同時に満たす■を求めているような気がして、中国の剰余定理があてはまるか不安です。 自分の考えの間違いや、余りが一緒の場合でも中国の剰余定理が使えるかを教えてください。お願いします。 本では、■=1のとき(1)、(2)が成り立つので、■=1だとわかります。 よって7^φ(45)≡1(mod 45 )となることがしるされました。としめくくっています。

  • フェルマーのやらなかったこと

    おなじみのフェルマの定理: n を正の整数とすれば、 2<n のとき x^n + y^n = z^n をみたす整数の組(x,y,z)は存在しない。 ですけども、 ここで、n を整数全体にに拡張して、 n=1 のときは、いくらでも整数解があります。 n=0 のときは、無意味です。(整数解は無い) n=-1 のときは、たとえば、(x,y,z)=(4,4,2)はひとつの解ですよね。 さて、n=-2,-3,-4,-5,・・・ などのときを調査するのは、数学的に意味のある営みでしょうか? 忌憚なきご意見・見通しをお願いいたします。 必要ならば、高額のため、「ガウス整数」なども俎上にあげていただくことも期待しています「。

  • フェルマーの大定理 n=3の場合の証明

    フェルマーの大定理・n = 3の場合の証明について質問です。 オイラーはx^3 + y^3 = z^3をx = a + b、y = a - bとおき、整理することによって、 z^3 = 2a(a^2 + 3b^2) と変形し、n = 3の場合のフェルマーの大定理を証明しました。 そこで、質問です。 【2a】と【a^2 + 3b^2】が、互いに素な場合は無限降下法をつかって証明できるようですが、 【2a】と【a^2 + 3b^2】が、互いに素ではなく、1以外の公約数を持つ場合、どのようにして証明すればよいのでしょうか? 皆様のご教授をお待ちしております。

  • フェルマーの最終定理に万が一、別の証明方法があったとしたら…

     いつもお世話になっております。私は高校生の者ですが、フェルマーの最終定理に関して、いろいろと書籍を読んでいて思ったことがありました。それはワイルズが証明した方法と全く異なる証明方法が万が一あった場合、どうなるのかということです。ただの数学好きな高校生の駄文ですので、専門家の方がご覧になれば笑止千万な文章かもしれませんが、ぜひおつきあいいただきたく思います。  フェルマーが「私は真に驚くべき証明を見つけたが、この余白はそれを書くには狭すぎる」と書いたのは有名な話ですが、彼が見つけた証明が、ワイルズの証明と全く同じとは限らないのではないでしょうか。何百年もかかって、ものすごい数の数学者の理論を駆使して証明されたこの定理の証明を、フェルマーが本当に考えていたのでしょうか。もちろん、フェルマーが証明方法がわからないから割愛するために言い訳として先の文章を残したとも考えられるのかもしれませんが。  フェルマーがワイルズを凌ぐような、さらに驚くべき証明方法を見つけていたと仮定して、現代の数学者がその証明方法を見つけた場合、その証明はワイルズのように称賛される偉業となるのでしょうか。それとも、一度ワイルズによって証明されているのだから、と割り切って、意味のない行為と認識されてしまうのでしょうか。教えてください。  最後まで私の雑文にお付き合いいただきありがとうございました。みなさまの回答をお待ちしております。よろしくお願いいたします。