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Kapitel 7Fortgeschritten28 Min.

Der kleine Satz von Fermat

Fermat und Euler · Abschnitt 25 von 64

Satz

Kleiner Satz von Fermat

Ist pp prim und p∤ap\nmid a, dann gilt ap−1≡1(modp)a^{p-1}\equiv1\pmod p. Für jedes ganze aa gilt außerdem ap≡a(modp)a^p\equiv a\pmod p.

Beweis

Beweis durch Permutation

Die Reste a,2a,…,(p−1)aa,2a,\ldots,(p-1)a sind modulo pp paarweise verschieden und von null verschieden. Sie sind daher nur eine Umordnung von 1,2,…,p−11,2,\ldots,p-1. Aus ap−1(p−1)!≡(p−1)!a^{p-1}(p-1)!\equiv(p-1)! darf der invertierbare Faktor (p−1)!(p-1)! gekürzt werden.

Gelöstes Beispiel

Exponent modulo zwölf

Modulo 13 gilt für 13∤a13\nmid a die Kongruenz a12≡1a^{12}\equiv1. Daher darf ein positiver Exponent in Blöcke der Länge 12 zerlegt werden.

Achtung

Primzahl und Basis prüfen

Die Form ap−1≡1a^{p-1}\equiv1 verlangt sowohl ein Primzahlmodul als auch p∤ap\nmid a. Die Form ap≡aa^p\equiv a gilt dagegen für alle ganzen aa.