求方程:的解個數
分析:設,那么上述方程解的個數就與同余方程組:
的解等價。
設同於方程的解分別是:,那么原方程的解的個數就是
所以現在的關鍵問題是求方程:的解個數。
這個方程我們需要分3類討論:
第一種情況:
對於這種情況,如果方程的某個解設為,那么一定有
,可以得到
,即
所以方程的解個數就是:,也就是
第二種情況:
這樣也就是說p|B,設,
,本方程有解的充要條件是A|t,
那么我們設t=kA,
所以進一步有:,因為
,這樣又轉化為第三種情況了。
第三種情況:
那么我們要求指標;求指標的話又要求原根。並且奇素數p的原根也是p^a的原根,所以說求個p的原根就好了。
且如果有解,則解的個數為(A,φ(p^a))。
求指標的話就是要解決A^x ≡ B (mod p^a)的問題。由於本情況保證了(p^a, B)=1,用個Baby-step-Giant-step就
能解決問題。
方程x^A ≡ B (mod p^a)有解,當且僅當(A,φ(p^a))|ind B。ind B表示B對於p^a的任一原根的指標。
如果不知道原根與指標的現在就補一下吧:
原根部分:
定義一:設m>1,(a,m)=1,則使得成立的最小正整數r,稱為a對模m的指數,或者a對模m的階,記為
定理一:若m>1,(a,m)=1,,則
定義二:若,則a是模m的原根。
定理二:如果大於1的正整數m有原根,那么它一共有個不同的原根。
定理三:模m有原根的必要條件是m=2,4,p^a或者2p^a,其中p是奇素數。
定理四:設m>1,所有不同的奇因數是
,(g,m)=1,則g是模m的原根的充要條件是:
1<=i<=k
指標,n次剩余部分:
現在我們來研究同余式 (a,m)=1,有解的條件以及解數,注意現在的m=p^a或者2p^a,
,g是模m的一個原根。
若(n,c)=d ,(a,m)=1,則上述同余式有解的充要條件是d|inda,並且在有解的條件下,解數為d。
在模m的一個簡化剩余系中,n次剩余的個數是
定理一:若r通過模c的最小非負完全剩余系,則g^r通過模m的一個簡化剩余系。
證明:g是模m的一個原根,則對模m兩兩不同余,又因為(g,m)=1,所以(g^r,m)=1
因此是模m的一個簡化剩余系。
定理一:設a是一整數,(a,m)=1,若對模m的一個原根g,有一整數r存在使得下式
成立,則r就叫做以g為底的a對模m的一個指標,記為r=inda。