נרצה לקרב את העולם של כפליות לחוג השאריות.

טענה
בחוג השאריות Zn איבר k יהיה הפיך תחת פעולת הכפל מודולו אמ״מ n,k זרים.
הוכחה- יהי 0<kn1 . נניח ש n,k אינם זרים ונוכיח ש k אינו הפיך. אם הם אינם זרים אז
(n,k)=a>1 ונגדיר n=ta,k=qa .

tk=tqa=qn=0

(תחת פעולת ה mod)

ומכאן מתקיים ש tk מחלקי 0 . כעת במצב זה אם k היה הפיך היינו מקבלים ש

tkk1=0t=0

בסתירה כיוון ש a|n ולכן t>0.

במצב בו n,k זרים אחד לשני כלומר (n,k)=1 נסמן

(n,k)=an+bk=1

מהגדרת שקילות מודולו מתקיים 1nbk וגם אנחנו יודעים ש bnrb כלומר bknrbk . סך הכל 1nrbk כלומר k1=rb כי הם שקולים מודולו ל 1 שזה הפעולה שאיתה אנחנו עובדים.

מסקנה- Zn שדה אמ״מ n ראשוני.

למשל ב Z12 ההפיכים הם 1,5,7,11.

המשפט הקטן של פרמה

יהי p ראשוני ויהי 1a<p אזי ap1p1 . עם זה מאוד קל להראות שמספר הוא לא ראשוני אל יכול להיות מצב שישנה שקילות מודולו ל 1 אבל המספר אינו ראשוני. יש לזה חשיבות באלגוריתמי הצפנה שצריכים לבדוק האם מספר הוא ראשוני או לא.

חבורת אוילר

יהי nN נגדיר את חבורת אוילר Un להיות קבוצת כל המספרים ההפיכים ב Zn עם כפל מודולו n.

למשל

U7={1,2,3,4,5,6}

פונקציית אוילר

יהי nN נגדיר את פונקציית אוילר להיות φ(n)=|Un| .

משפט אוילר :
לכל aUn מתקיים aφ(n)n1 .
נכונות נובעת בגלל ש o(a)|φ(n) כי סדר של איבר מחלק את סדר החבורה ולכן

φ(n)=to(a)

ולכן ממשפט מתקיים

aφ(n)mod n=1aφ(n)n1
הבחנה

ממשפט פרמה הקטן ומהנ״ל נובע ש אם p הוא ראשוני, אז Up=Zp כאשר Z=Zp{0}

נוסחה לחישוב פונקציית אוילר

φ(n)=n(11p1)(11pk)

כאשר לפי המשפט היסודי של האריתמטיקה כל מספר n שלם ניתן לפרק למכפלת חזקות של גורמים ראשוניים כלומר

n=p1m1p2m2pkmk

כלומר נוכל לחשב את הסדר של חבורת אוילר על ידי פירוק n לגורמים ראשוניים והצבה בנוסחה.