二次剩余理論


定義:設 $m$ 是正整數 若同余式

$$x^2 \equiv a(mod \ p),\  (a, p)=1$$

有解,則 $a$ 叫做模 $p$ 的二次剩余(或平方剩余);否則,$a$ 叫做模 $p$ 的二次非剩余。

歐拉判別條件

設方程

$$x^2 \equiv a (mod \ p), \ \ (a,p)=1,p為奇素數$$

(i) $a$ 是模 $p$ 的二次剩余的充分必要條件是

$$a^{\frac{p-1}{2}} \equiv 1(mod \ p)$$

(ii) $a$ 是模 $p$ 的二次非剩余的充分必要條件是

$$a^{\frac{p-1}{2}} \equiv -1(mod \ p)$$

並且當 $a$ 模 $p$ 的二次剩余時,同余式有兩個解。

定理1:$x^2 \equiv a(mod \ p)$ 中有 $\frac{p-1}{2}$ 個 $a$ 能使得方程有解

也就說有 $\frac{p-1}{2}$ 的二次剩余。

例如,1,2,4是模7的二次剩余,-1,3,5是模4的二次非剩余。

 勒讓德(Lagendre)符號

設 $p$ 是素數,定義如下:

$$\left({n\over p}\right)=\begin{cases}1, \ \ \ \ p不是n的倍數,n是p的二次剩余\\-1, \ \ p不是n的倍數,n是p的二次非剩余(不是二次剩余就是非剩余)\\0, \ \ \ \ p是n的倍數
                                         \end{cases}$$

有定理1知,$p-1$ 中有一半為1,一半為-1.

根據歐拉判別法則,設 $p$ 是奇素數,對任意整數 $a$,

$$(\frac{a}{p}) \equiv a^{\frac{p-1}{2}} (mod \ p)$$

二次互反律:若 $p, q$ 是互素奇素數,則

$$(\frac{q}{p}) = (-1)^{\frac{p-1}{2}\cdot \frac{q-1}{2}}(\frac{p}{q})$$

 

 

參考鏈接:https://blog.csdn.net/doyouseeman/article/details/52033204


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