2024-10-17

Kongruensräkning

Kinesiska restsatsen

Om x=x0+mny,y∈Z

Exempel

Hitta minsta positiva lösningen till:

{x≡12 mod 31x≡20 mod 41

Lösning: sgd(31,41)=1

Från x≡12 mod 31:x=12+31k,k∈Z
Sätt in i 2:a ekvationen:

12+31k≡20 mod 41
⟺31k≡8 mod 41

Hitta invers till [31] i Z41 för att få k.

Eulers algoritm:
41=31⋅1+10
31=10⋅3+1
10=1⋅10+0

1=31−3⋅10
=31−3(41−31)
=4⋅31−3⋅41
⟹4⋅31≡1 mod 41
⟹[31]−1=[4] i Z41

Multiplicera med [31]−1

k≡4⋅8≡32 mod 41
⟺k=32+41y,y∈Z

Sätt in i uttryck för x:

x=12+31k
=12+31(32+41y)
=12+31⋅32+31⋅41y
=1004+1271y,y∈Z

Svar:
Minsta positiva lösning ges av y=0 (x0=1004)

Förenkla kongruenser

Tip

Tag 10+5y≡5 mod 16
⟺16∣10+5y−5
⟺16∣5(2+y−1)
⟺2+y≡1 mod 16

Detta går eftersom 16 inte är en delare till 5, därav måste 2+y−1 vara det.

Eulers Φ-funktion och sats

Φ:Z+→Z+ definierat enligt följande:

Φ(n)=|{a∈Z:1≤a≤n,sgd(a,n)=1}|
=|x∈Z+:x är inverterbart|

Gäller att Φ(1)=1,Φ(2)=1,Φ(3)=2,Φ(4)=2,…

Φ(p)=p−1 där p är ett primtal.

Betrakta Φ(pk),k∈Z+

Låt 1≤a≤pk−1

sgd(a,pk)≠1
⟺p∣a
⟺a∈{p,2p,3p,…,(pk−1)p}
⟺Φ(pk)=pk−pk−1=pk−1(p−1)

Sats 5.54

Låt m,n∈Z+
sgd(m,n)=1. Då gäller:

Φ(mn)=Φ(m)Φ(n)

Ett tal n∈Z+ kan faktoriseras:

n=p1k1⋅p2k2⋅prkr,ki≥1∀i:pi primtal
Sats 5.55 (Eulersats)

Låt n∈Z+, n≥2, a∈Z, sgd(a,n)=1
Då gäller:

aΦ(n)≡1 mod n