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数学 / 高斯算术研究 / Art. 52-56

5 · 给定周期长度的数有多少

numerus terminorum / divisores p-1 / enumeratio

周期项数 / p-1 的因子 / 计数。

For each divisor of p - 1, Gauss counts how many residues have exactly that period length.

对 p-1 的每个因子,高斯考察究竟有多少剩余的幂周期正好等于它。

这一步从“每个数有周期”转向“周期结构整体怎么分布”。它为原根存在性铺路:若存在周期 p-1 的数,它的幂就扫过所有非零剩余。

分步证明Step-by-step proof
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  1. 先研究 x^d ≡ 1 的根数上界。

  2. 再用“恰好周期为 d”的数量逐层相减。

模 7 下,哪些数的周期为 3?

2 的幂为 2,4,1;4 的幂为 4,2,1。所以 2 和 4 的周期为 3。