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威爾遜定理及證明

給威爾遜爵士跪了!!!

1、內容

首先,介紹一下什麼是威爾遜定理:

  1、p為素數。

  2、(p-1)! ≡ -1 (mod p)。

有1和2互為充要條件。

2、證明

就證明1為2的充分條件吧。

定義集合A={2,3,4,......,p-2},如果對於A中每一個元素a,均存在A中另一個元素b,使得ab ≡ 1 (mod p),且a不同時,b一定不同,則命題一定成立。

先證對於A中每一個元素a,均存在A中另一個元素b,使得ab ≡ 1 (mod p)。首先,顯然1 ≤ b ≤ p-1。然後,假設b == 1,則ab = a ≠ 1,不成立;再假設b == p-1,則ab = a*(p-1) = ap-a ≡ p-a (mod p),若p-a == 1的話,須滿足a == p-1,不成立。得證。

再證不同的a對應的b不相同。假設存在兩個不同的a對應的b相同,再假設這兩個a分別為a1,a2(a1 < a2)。則有(a2-a1)*b ≡ 0 (mod p)。而(a2-a1)、b均小於p且p為素數,故顯然不成立。