"Шаг вперед, два шага назад" Ленин.
Вернемся к истокам.
По Бухштабу полная система (ПС) вычетов по простому модулю р образуется из вычетов, взятых по одному из каждого класса по модулю р. Число их равно р.
Наименьшие натуралные вычеты ПС по модулю р: 1, 2, 3, .....р - 1, р.
Вопрос. Сколько чисел в этой системе взаимно простых с модулем?
Из всех вычетов ПС только один р не взаимно простой с модулем р.
Отсюда число таких чисел рвано р - 1. Это и есть ПСВ по модулю р.
За основную ПСВ принимакют ту, у которой натуральные вычеты меньше модуля.
Теперь переходим к более высокому порядку сортировки вычетов ПСВ.
Вопрс. Сколько чисел
![$a + d $ $a + d $](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/0/1/d/01defa02e773802eb5a8cda40f6932ae82.png)
взаимно простых с модулем р и взаимно несравнимых по модулю, где а - вычет ПСВ, d - четное число ( разность
![$a + d - a = d$ $a + d - a = d$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/6/c/2/6c2b4c11f641b6ab1c663650312ccc7d82.png)
).
Очевидно, что при нечетном d при
![$p = 2$ $p = 2$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/c/0/4c0a4b4c466c9858130ec7facb8f2b8a82.png)
таких чисел нет.
Оказывается, что число чисел
![$a + d$ $a + d$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/f/a/a/faa58e7dcb594984f097ff47a942edc882.png)
зависит от разности d.
Если (p,d)=1, то число таких чисел равно
![$p-2=\varphi_2(p)$ $p-2=\varphi_2(p)$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/6/7/c/67c573cd7fc0df0788c67de3fd80935982.png)
(теорема 2/1)
Если p\d, то число этих чисел равно
![$p-1=\varphi(p)$ $p-1=\varphi(p)$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/9/f/49f5cb3c6948f5ded56388ed3d48411282.png)
(теорема 2/2).
Все эти числа образуют свою ПСВ(p/d), вычеты которой отличаются от соответствующих вычетов исходной ПСВ(р) на величину d. Они могут совпадать с вычетами исходной ПСВ, но могут и не совпадать (очевидно при
![$(a+d)>p$ $(a+d)>p$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/f/5/5/f55b2e9744317403fe66f4194646085882.png)
). Обозначение ПСВ(p/d) - ПСВ по модулю р с разностью d.
Функциям
![$\varphi(p)$ $\varphi(p)$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/1/4/41450c12fecb300d8c08d2c537b50da382.png)
и
![$\varphi_2(p)$ $\varphi_2(p)$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/2/2/8/2288efdfaaee54d361b82b941716800882.png)
совершенно безразлично, какую ПСВ вы берете за исходную. Они однозначно дают число вычетов ПСВ(p/d): р - 1 или р - 2 соответственно.
Примеры:
1) ПСВ(5): 1, 2, 3, 4; при
![$d=2$ $d=2$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/e/6/7/e675da7c7f7c3d89bc6087aab1186a2782.png)
, ПСВ(5/2): 3, 4, 6. Вычеты 3, 4 совпадают. При
![$d=6$ $d=6$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/d/3/0/d301b101863e5cb5ccdbc514b8ffc4d582.png)
, ПСВ(5/6): 7, 8, 9. При
![$d=10$ $d=10$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/7/d/1/7d127c72445ef873b64eb74965c9f56682.png)
, ПСВ(5/10): 11, 12, 13, 14. Вычеты не совпадают.
2) ПСВ(5): 1, 7, 13, 19; при
![$d=2$ $d=2$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/e/6/7/e675da7c7f7c3d89bc6087aab1186a2782.png)
, ПСВ(5/2): 3, 9, 21. При
![$d=10$ $d=10$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/7/d/1/7d127c72445ef873b64eb74965c9f56682.png)
, ПСВ(5/10): 11, 17, 23, 29.
3) ПСВ(5): 2, 4, 6, 8; при
![$d=2$ $d=2$](https://dxdy-03.korotkov.co.uk/f/e/6/7/e675da7c7f7c3d89bc6087aab1186a2782.png)
, ПСВ(5/2): 4, 6, 8. Все вычеты совпадают. При
![$d=6$ $d=6$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/d/3/0/d301b101863e5cb5ccdbc514b8ffc4d582.png)
, ПСВ(5/6): 8, 12, 14. При
![$d=10$ $d=10$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/7/d/1/7d127c72445ef873b64eb74965c9f56682.png)
, ПСВ(5/10): 12, 14, 16, 18. Вычеты не совпадают, т.к.
![$ (a+d)>p$ $ (a+d)>p$](https://dxdy-04.korotkov.co.uk/f/3/a/9/3a91ecfa25845f935c276866ee80d0e582.png)
.
И так будет в любой ПСВ по любому простому модулю.
Вопрос. К какой системе отнести разность d ? Естественно к исходной, т.к. система вычетов
![$a+d $ $a+d $](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/1/1/d/11d2e5ef77e83660e8c97fa72c11e34f82.png)
производная.
Теорему 1 можно было и не доказывать, т.к. она является следствием теоремы 2, но она была нужна для вывода формулы
![$p_{r+1}(p_{r+1}+1)\varphi_2(M)/M$ $p_{r+1}(p_{r+1}+1)\varphi_2(M)/M$](https://dxdy-02.korotkov.co.uk/f/1/f/0/1f0c26a8f29917c18959595a6d34dc2282.png)
.
Кстати, для ПСВ по нечетным модулям можно брать и нечетные разности d, в частности
![$d=1$ $d=1$](https://dxdy-01.korotkov.co.uk/f/4/c/f/4cfe92e893a7541f68473ecb0841923782.png)
, причем формулы для определения их числа те же самые.
Например, ПСВ(15): 1,2, 4, 7,8, 11, 13,14; при d=1 получим : 2, 8, 14. Все вычеты совпадают.
Только никак не могу найти ей сферу применения