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费马小定理
核心概念
费马小定理:设 是质数。
- 若 ,则 ;
- 对任意整数 ,都有 。
用途:把巨大的幂在模 下迅速降次——指数可以先模 (当底数与 互质时)。
例:模 时,只要 ,就有 ,于是 。
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费马小定理是同余里的"降幂神器"。直接算 是天文数字,但在模 的世界里, 就回到了 ,相当于每 步幂就"绕一圈"。于是天大的指数 ,只要看它除以 的余数即可。
它和"幂的循环节"是同一回事的精确版:循环节的长度一定整除 。所以遇到"求某大数模质数"的题,第一反应就是:底数与 互质吗?互质就用费马小定理把指数模 ,问题瞬间缩小。
费马小定理
2n mod 7(n = 1 … 6)
n=1
2
n=2
4
n=3
1
n=4
2
n=5
4
n=6
1
gcd(2, 7) = 1,所以 26 ≡ 1 (mod 7)。求大幂时,指数可先模 6。
2
7
当底数与质数 p 互质时,a 的 (p−1) 次幂必回到 1(绿色)。这让任意大的指数都能先对 p−1 取模,瞬间降幂。
求 除以 的余数。
▸查看解答步骤
答: 余 2
说明:对任意整数 , 都能被 整除。
▸查看解答步骤
答: 恒成立
即时练习
由费马小定理, 在 时等于多少?
。
除以 的余数是多少?
,,。
除以 的余数是多少?
,,。
对任意整数 , 一定能被 整除。
费马小定理 ,故 。
使用费马小定理 的前提是?
为质数且 为质数 为偶数要求模 为质数,且底数 与 互质。
易错点
- 底数与 不互质仍用第一式。 若 ,则 ;此时用 的形式。
- 指数模错数。 互质时指数模的是 ,不是 。
- 模数不是质数也套用。 费马小定理要求模为质数;合数模需用欧拉定理。