二次剩餘小記

2022-05-01 19:48:07 字數 1988 閱讀 8214

看 \(\text\) 的部落格看到的,發現似乎並沒有想象中的那麼難,就學了一下,過了板題,這裡記錄一下,暫時還是只會二次剩餘, \(n\) 次剩餘暫時先放一下。

下文的 \(p\) 即是模數。

我們稱 \(n\) 為模 \(p\) 意義下的二次剩餘當且僅當存在 \(x\) 使得 \(x^2\equiv n\pmod p,x\in \mathbb\) 。下文的 \(\mathbb\) 其實是自然數集。

\((a+b)^p\equiv a^p+b^p\pmod\)

顯然只需要說明 \(\dbinom\equiv0\pmod p,s.t.\ \ 1\le i\le p-1\),然後我們發現如果 \(p\) 是個奇素數的話,那麼分子裡面的 \(p\) 就沒有辦法消去,於是就得證了。

\(n^}\equiv 1\pmod p\)

是 \(n\) 是模 \(p\) 意義下的二次剩餘的充要條件。

必要性:設 \(x^2\equiv n\pmod p\),那麼有 \(x^\equiv 1\pmod p\) ,證畢。

充分性:顯然。

接下來,我們考慮隨機出乙個 \(a\) 使得 \(a^2-n\) 不是乙個二次剩餘,這樣的期望嘗試次數大概為 \(2\),再設 \(i^2=a^2-n\) ,這裡的 \(i\) 顯然就不屬於 \(\mathbb\) ,我們把它視作虛數之類的東西就好了。然後我們發現就有個性質:

\[i^\equiv -1\pmod p

\]證明:首先我們知道 \((i^2)^}\equiv (a^2-n)^}\not\equiv 1\pmod p\) (因為 \(a^2-n\) 不是乙個二次剩餘),然後又有 \((i^2)^\equiv 1\pmod p\),所以 \(i^\equiv -1\pmod p\)。

我們可(bu)以(neng)發現:

\[(a+i)^\equiv (a+i)^p(a+i)\equiv(a^p+i^p)(a+i)\equiv (a-i)(a+i)

\]\[\equiv a^2-i^2\equiv n\pmod p

\]就是說 \((a+i)^\equiv n\pmod p\),所以說 \(\sqrt n\equiv (a+i)^}\pmod p\)。

可能有人有疑問,\((a+i)^}\) 有沒有可能不是乙個整數,顯然如果你保證有解的話它顯然就是乙個整數。

#include using namespace std;

#define int register int

#define int long long

template inline void read (t &t)while (c >= '0' && c <= '9') t *= f;}

template inline void read (t &t,args&... args)

template inline void write (t x)if (x > 9) write (x / 10);putchar (x % 10 + '0');}

int p,sqri;

int qkpow (int a,int b)

int mul (int a,int b)

int dec (int a,int b)

int add (int a,int b)

struct node

node operator * (node b)

node operator + (node b)

node operator ^ (int b)

};bool check_if_qs (int n)

bool tryit (int n)

int a = rand ();sqri = dec (mul (a,a),n);

if (!a || !check_if_qs (sqri))

else return 0;

} signed main()

return 0;

}

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