原根

概念与性质

定义(原根):

  • 设 m 是大于 1 的整数,a 是与 m 互素的整数,若 $$ord_m(a) = \phi(m)$$,则 a 叫做 m 的原根。

定理:

  • a 是 m 的原根的充要条件是 $$1, a, a^2, …, a^{\phi(m)-1}$$ 是模 m 的一个缩系。

定理:

  • 设 a 是 m 的一个原根,t 是非负整数,则 $$a^t$$ 也是 m 的原根的充要条件是 $$gcd(t, \phi(m)) = 1$$

  • 若 a 是 m 的原根,则 m 恰有 $$\phi(\phi(m))$$ 个模 m 不同余的原根。

定理:

  • 若 p 是奇素数,则 p 的原根存在

定理:

  • 设 m 是大于 1 的整数,则 m 的原根存在的充要条件是 m 为 $$2, 4, p^l, 2p^l$$ 之一,其中 $$l \ge 1,$$ p 是奇素数。

定理:

  • 设 m 是大于 2 的整数,$$\phi(m)$$ 的所有因子是 $$q_1, q_2, \dots, q_s$$,则与 m 互素的正整数 g 是 m 的一个原根的充要条件是 $$\displaystyle g^{\frac{\phi(m)}{q_i}} \not\equiv 1 \pmod{m}, i = 1, 2, \dots, s$$