数学百科

简化剩余系

2023-05-04

亦称缩系.一种特殊的完全剩余系.在模m的每个互素剩余类Cr(0≤r≤m-1,(r,m)=1)中任取一数ar,则所有的数ar(0≤r≤m-1,(r,m)=1)所组成的集,称为模m的一个简化(互素)剩余系.有无穷多个简化剩余系,其一般形式为ar=qrm+r,0≤r≤m-1,qr可任意选取,qr=0是最常用的取法,这时ar=r,(r,m)=1,0≤r≤m-1.当m=p为素数时,最重要的简化剩余系为:1,2,…,p-1.模m的简化剩余系由φ(m)个整数组成,且任意φ(m)个整数组成模m的一组简化剩余系的充分必要条件是这些数与m互素,并对模m两两不同余.

简化剩余系有下列性质:

1.设m为自然数,k,l为任意整数,(k,m)=1,则当x通过m的简化剩余系时,kx+lm亦通过模m的一组简化剩余系.例如x与m-x同时通过模m的简化剩余系.

2.设m1,m2为自然数,(m1,m2)=1,则当x,y分别通过模m1,m2的简化剩余系时,m2x+m1y通过模m=m1m2的简化剩余系.

3.设m1,m2,…,mk是k个两两互素的自然数,x1,x2,…,xk分别通过模m1,m2,…,mk的简化剩余系,则M1x1+M2x2+…+Mkxk通过m=m1m2…mk的简化剩余系,其中m=miMi (i=1,2,…,k).

4.若m是大于1的正整数,a为整数,(a,m)=1,x通过模m的简化剩余系,则φ(m).  缩同余类的概念在近世代数中有应用.若A是模m的缩同余类,把满足Ax=C1的惟一的缩同余类x表示成A-1,则Ax=B的惟一解可记为x=BA-1=A-1B(或写成B/A),即只有模m的缩同余类才能作分母,于是在模m的缩同余类之间可以定义除法运算.特别地,当m为素数p时,除了C0之外,其他p-1个同余类都是缩同余类.因此,加减乘除四则运算在模p同余类集合中都是可以进行的(当然C0不能作分母),这样的集合称为“域”.模p的p个缩同余类构成了有限域.这为近世代数提供了有限域的实例.