• ベストアンサー

整数論

pを素数、gをpについての原始根とする。 kを k|p-1 を満たす自然数とする。 このときg^k の位数を求めよ。 という問題です。 k|p-1 とは、kがp-1を割り切る という意味です。 回答の方針が立たず、行き詰ってしまいました。 どなたかよろしくお願いします。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • mickel131
  • ベストアンサー率36% (36/98)
回答No.1

gがpについての原始根、ということは、 gはp-1乗して初めて1になる、ということ。 すると、 g^1 ,g^2 ,・・・,g^(p-2) はすべて1ではないわけですね。 kはp-1の約数、と言っていますから、 p-1をkで割った商は整数ですね。これを、mと置くと、 p-1=km ,m=(p-1)/k このとき、 (g^k)^m=g^(km)=g^(p-1)=1 つまり、 g^kは m乗すると1になるわけです。 mより小さい自然数nで(g^k)^n=1を満たすものはありません。なぜなら、そのようなn が存在するとすれば、 1=(g^k)^n=g^(kn)ですが、 0<kn<km=p-1 なので、 「gはp-1乗して初めて1になる」ことに矛盾するからです。 したがって、g^kは m乗して初めて1になります。 よって、g^kの位数は  m=(p-1)/k 的はずれ だったら ごめんなさい。 大学の代数学はもうほとんど忘れてしまっているので、全く自信ありません。

参考URL:
http://www80.sakura.ne.jp/~aozora/suuron/node2.html
bulgarian
質問者

お礼

「的はずれ」だなんてとんでもないです。 本当に分かりやすかったです。 参考URLもとても参考になりました。 本当にありがとうございました。

関連するQ&A

  • 任意の正の整数Mに対して、M<g_p<p-1となる無限に多くの素数pが存在する

    次の結果は初等的に証明することができるとかいてあったのですが、つまずいています。 g_pは法pでの最小の原始根( 1<g_p<p )のことです。 すべての素数について原始根g(1≦g≦p-1)が存在するのは理解できたのですが、最小といいますか最小の原始根は1だろうと思いますが、1でない次の原始根がMとp-Mの間に入るのは、帰納法ですと、まずM=2についてg_pが間に入る素数は原始根の表から一つは見つかりますが、無限に多くの素数があるかどうかで詰まっています。

  • 整数の問題

    10がmod p で原始根とします。 1/pを循環小数で表したとき,循環節の長さはp-1であることはわかったのですが,,1/pを循環小数に表したとき、循環節でもっとも多く現われる数の個数ともっとも少なく現われる数の個数の差は高々1だそうです。 どのような方針で証明をすればよいでしょうか? 1/7 , 1/17などを循環小数に表したときこの命題を満たしていたので、この命題は正しいだろうと思います。 よろしくお願いします。

  • 原始根

    pは素数、kは自然数で、kはp-1の倍数ではないとき、pと互いに素な自然数aで、a^k-1がpの倍数とならないものが存在する。 これを原始根を持ち出さずに証明する方法があれば教えてください。

  • 素数の分類と無限性に関して。以前質問させていただいたことの延長になりま

    素数の分類と無限性に関して。以前質問させていただいたことの延長になります。 ※^は乗数の意味です。 8n+1型の素数が無限に存在することの証明 原始根の存在(素数 p を法とする整数環 Z/pZ の乗法群が位数 p - 1 の巡回群であること)を使う。 x を整数とする時x^4 + 1 の奇素数因子を p とする。 x^4 ≡ - 1 (mod. p) より、両辺を2乗することでx^8≡1となる。 x の p を法とする整数環 Z/pZ の乗法群での位数は 8 で有るから、 p ≡ 1 (mod. 8) となる。ここで、 p ≡ 1 (mod. 8) となる素数が有限個であったとする時、その総乗積を P として、 (2P)^4 + 1 の奇素数因子を考えると矛盾が出る。 私は2PをX"とおいて上と同様に考えました。 同じ方法を用いることで証明することはできたのですが、 この証明の中で用いている「位数は 8 で有るから、 p ≡ 1 (mod. 8) となるの部分に関して ラグランジュの定理         位数nの有限郡Gの任意の部分郡Hの位数はGの位数の約数である を用いた場合、GとHに当たる部分はどこになるのでしょうか。今の段階では、nがp-1にあたり、Hの位数が8と考えています。pが素数で、8はp-1の約数になるとの考えは当っているでしょうか・・? よろしくお願いします。

  • 整数論の問題です。おねがいします。

    整数論の問題です。よろしくお願いします。 (1)主張「a,b,cを整数とする。aがbcを割り切るが、bを割り切らないならば、aはcを割り切る。」が正しいなら証明し、正しくなければ反例を述べよ。 (2)主張「整数a,b,cのうちのどの2数も互いに素でないならば、a,b,cの最大公約数は1より大きい。」が正しいなら証明し、正しくなければ反例を述べよ。 (3)素数13を法とする1の原始根をすべて挙げよ。

  • 原始根の問題です。

     整数aがpの原始根であるための必要十分条件は(a/p)=-1であることを示せ。という問題です。(ちなみにこの(a/p)=-1のかっこはルシャンドルの記号です。) 回答には   p=2^(2n) +1とおく。3がpの原始根ならば、(3/p)=-1 原始根でなければ、p-1の約数は2べきだから(3/p)=1 ところで、相互法則から、(3/p)=(p/3), p≡(-1)^(2n) +1≡2(mod3)より、 (p/3)=(2/3)=-1 よって原始根になる。  と書いてあったのですが、 なんで、p=2^(2n) +1と最初におくのかわかりません。 これってフェルマー素数におくっていうことですよね? ちなみに3はフェルマー素数の原始根となるということの 証明もいまいちよくわかりません。 この回答あってますか? もっとわかりやすい回答があったら教えてください。 お願いします。

  • 整数問題に関する質問です

    n、k を自然数、pを整数としたときk^nはpを約数にもつ⇔kはpを約数に持つ とあったのですが、kが素数のときはそうだとわかるんですが、そのほかの場合がいまいち理解できないので解説をお願いします。 あとkをpでわった商が小数のときもkはpを約数として持つといえるのですか?

  • 整数問題

    問題文は省きます。 nは自然数です。 証明の過程で、n=3k+1のとき、 「n+2=(3k+1)+2=3(k+1)が合成数である」ことを示したいのですが、上のn=3k+1の式で、k=0としてもn=1となるので、nは自然数であることを満たしてますよね。 しかし、命題「n+2=(3k+1)+2=3(k+1)が合成数である」については、k=0とするとn+2=3となってしまい、合成数にはなりません。 参考書では、kは整数とし、「n+2=(3k+1)+2=3(k+1)は合成数である」と断定しているのですが、答案を書く際これで本当にいいのでしょうか。 回答よろしくお願いします。

  • 整数論の乗法的関数

    整数論の本で、von Mangoldtの関数 Λ(n)=logp(n=p^mの形のとき。p:素数、m:自然数) =0(それ以外のとき) が乗法的であるとあるのですが、なぜか分からないのです。 (整数論的関数f:N→Rが乗法的とは、互いに素な自然数 m、nに対してf(mn)=f(m)・f(n)が成り立つこと。) たとえば、 Λ(p^m・q^n)=0、Λ(p^m)=logp、Λ(q^n)=logq (p、qは異なる素数、m、nは自然数) より、 Λ(p^m)・Λ(q^n)=logp・logq で、 Λ(p^m・q^n)=Λ(p^m)・Λ(q^n) とはならないのですが・・・ 本では当然という感じで説明はなく、何か定義の 理解の仕方が間違っているのか、ネットで検索 したりしてみたのですがまだ分かりません。 教えて頂けるとありがたいのですが。

  • 素数の分類と無限性に関して。

    素数の分類と無限性に関して。 ※^は乗数の意味です。 8n+1型の素数が無限に存在することの証明 原始根の存在(素数 p を法とする整数環 Z/pZ の乗法群が位数 p - 1 の巡回群であること)を使う。 x を整数とする時x^4 + 1 の奇素数因子を p とする。 x^4 ≡ - 1 (mod. p) より、両辺を2乗することでx^8≡1となる。 x の p を法とする整数環 Z/pZ の乗法群での位数は 8 で有るから、 p ≡ 1 (mod. 8) となる。ここで、 p ≡ 1 (mod. 8) となる素数が有限個であったとする時、その総乗積を P として、 (2P)^4 + 1 の奇素数因子を考えると矛盾が出る。 私は2PをX"とおいて上と同様に考えました。 この証明の流れや、8n+1型の素数が無限に存在することは理解できるのですが、上の証明における「位数は 8 で有るから、 p ≡ 1 (mod. 8) となる」の部分がどのようにして言えるのかが分かりません。フェルマーの小定理を用いているのでしょうか? よろしくお願いします。