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公鑰密碼 之 素數,費馬定理與尤拉定理

素數

素數是我們中學就知道的知識,關於概念就不再贅述,我們來給出形式化的定義:

任意整數a > 1都可以唯一的因子分解為多個素數的積,設P為所有素數的集合,則對任意正整數a可唯一表示為:
這裡寫圖片描述, 其中每一個ap
特性:
這裡寫圖片描述,定義k=ab,我們知道:這裡寫圖片描述,則可以推出有這裡寫圖片描述

費馬定理

描述如下:若p是素數,a是正整數且不能被p整除,則
這裡寫圖片描述
另一種表示方式:若p為素數且a為任意正整數,則
這裡寫圖片描述
證明:
這裡寫圖片描述
式(4. 3):
這裡寫圖片描述

尤拉函式與尤拉定理

1 尤拉函式 這裡寫圖片描述

這裡寫圖片描述:小於n且與n互素的正整數的個數。
習慣上,n=1時,這裡寫圖片描述=1。
特別的,n為素數時,這裡寫圖片描述

= n-1。

比如5,n=5,則尤拉函式(5)=4,包含1,2,3,4。
比如6,n=6,則尤拉函式(6)=2,包含1,5。

假設兩個素數pq,這裡寫圖片描述,那麼對n=pq有:
這裡寫圖片描述

比如p=5,q=7,則n=35;尤拉函式(35)= 4*6 = 24,包含:
1, 2, 3, 4, 6,8,
9,11,12,13,16,17,
18,19,22,23,24,26,
27,29,31,32,33,34

2 尤拉定理

對任意互素的a和n,有 這裡寫圖片描述

證明:
這裡寫圖片描述這裡寫圖片描述

另一種表示形式: 這裡寫圖片描述