# 第 20002 題：Euler定理

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本頁是已完成第二對話 AI 數理與中英語義覆核的教學詳解，只支持本題明示的模型與前提。沒有人工審查或新 Lean 證明，也不提升原題或 MKO 的 Canonical 真值狀態。

R0039-20002 · q-20261014-advance-20261107-r06-euler-theorem-number-theory-0002



## 原題與已知條件

n大於等於2、exact gcd、phi與安全modular exponentiation。操作=eulerthm-congruence；資料={"n":6,"a":5}。請依 exact_ordered_tuple_declared_by_interface 欄序回答。


- G001 — n大於等於2、exact gcd、phi與安全modular exponentiation。操作=eulerthm-congruence；資料={"n":6,"a":5}。請依 exact_ordered_tuple_declared_by_interface 欄序回答。





## 定義與適用範圍

沿用原題明示的論域、假設與來源 MKO 定義。本題已完成第二對話數理與中英語義覆核，並由原始參數逐題獨立重算模型、答案與每個算術步驟；原題仍為 candidate。


- [mko-euler-theorem-number-theory](https://ocme.evemisslab.com/zh-Hant/mko/mko-euler-theorem-number-theory/)





## 逐步推導

S001 · implies操作前

source operation=eulerthm-congruence;original snapshot and mathematics retained

操作後

explicit ordered source output fields=[n, normalized_base, totient, residue, congruent_to_one]

條件：無

原題快照保留歷史介面標記；本頁直接列來源欄位順序，不需JavaScript或外部表。欄位標籤不是額外數學證據，No保持原題的聲稱範圍。

步驟識別與依賴規則：source_ordered_interface_explicit_without_javascript · 依賴：G001





S002 · calculation操作前

Euler ORIGINAL signed base normalization exact quotient := div(5, 6)

操作後

Euler ORIGINAL signed base normalization exact quotient = 5/6

條件：無

依原始角色與已核中間量精確代值，保留索引、正負號、分母與證明適用條件。

步驟識別與依賴規則：exact_rational_arithmetic · 依賴：G001, S001





S003 · calculation操作前

Euler ORIGINAL signed base normalization floor quotient multiple := mul(0, 6)

操作後

Euler ORIGINAL signed base normalization floor quotient multiple = 0

條件：無

依原始角色與已核中間量精確代值，保留索引、正負號、分母與證明適用條件。

步驟識別與依賴規則：exact_rational_arithmetic · 依賴：G001, S002





S004 · calculation操作前

Euler ORIGINAL signed base normalization normalized remainder := sub(5, 0)

操作後

Euler ORIGINAL signed base normalization normalized remainder = 5

條件：無

依原始角色與已核中間量精確代值，保留索引、正負號、分母與證明適用條件。

步驟識別與依賴規則：exact_rational_arithmetic · 依賴：G001, S003





S005 · implies操作前

Euler ORIGINAL signed base normalization:ORIGINAL signed integer=5;modulus=6;exact ratio=5/6;floor quotient=0

操作後

value=q*n+remainder;normalized residue=5 in[0,6);same congruence class,NOT absolute-value replacement

條件：無

對正模數取向下整數商，負base也保原同餘類；不能改成abs(a)。相同餘數是mod n同餘，不是原整數相等。

步驟識別與依賴規則：euler_exact_signed_remainder_not_abs_or_integer_equality · 依賴：G001, S004





S006 · implies操作前

Euler ORIGINAL base applicability gcd:ORIGINAL gcd inputs=[5, 6];nonnegative initial pair=[5, 6]

操作後

ALL exact Euclidean rows[left,right,q,r]=[[5, 6, 0, 5], [6, 5, 1, 1], [5, 1, 5, 0]];terminal gcd=1

條件：無

每列left=q·right+r且0≤r<正right，餘數替換保共同因數集並嚴格下降，終端給gcd；包含gcd(0,n)=n，不除以0。

步驟識別與依賴規則：euler_gcd_full_remainder_chain_unit_test · 依賴：G001, S005





S007 · implies操作前

Euler residue representative0:ORIGINAL gcd inputs=[0, 6];nonnegative initial pair=[0, 6]

操作後

ALL exact Euclidean rows[left,right,q,r]=[[0, 6, 0, 0]];terminal gcd=6

條件：無

每列left=q·right+r且0≤r<正right，餘數替換保共同因數集並嚴格下降，終端給gcd；包含gcd(0,n)=n，不除以0。

步驟識別與依賴規則：euler_gcd_full_remainder_chain_unit_test · 依賴：G001, S006





S008 · implies操作前

Euler residue representative1:ORIGINAL gcd inputs=[1, 6];nonnegative initial pair=[1, 6]

操作後

ALL exact Euclidean rows[left,right,q,r]=[[1, 6, 0, 1], [6, 1, 6, 0]];terminal gcd=1

條件：無

每列left=q·right+r且0≤r<正right，餘數替換保共同因數集並嚴格下降，終端給gcd；包含gcd(0,n)=n，不除以0。

步驟識別與依賴規則：euler_gcd_full_remainder_chain_unit_test · 依賴：G001, S007





S009 · implies操作前

Euler residue representative2:ORIGINAL gcd inputs=[2, 6];nonnegative initial pair=[2, 6]

操作後

ALL exact Euclidean rows[left,right,q,r]=[[2, 6, 0, 2], [6, 2, 3, 0]];terminal gcd=2

條件：無

每列left=q·right+r且0≤r<正right，餘數替換保共同因數集並嚴格下降，終端給gcd；包含gcd(0,n)=n，不除以0。

步驟識別與依賴規則：euler_gcd_full_remainder_chain_unit_test · 依賴：G001, S008





S010 · implies操作前

Euler residue representative3:ORIGINAL gcd inputs=[3, 6];nonnegative initial pair=[3, 6]

操作後

ALL exact Euclidean rows[left,right,q,r]=[[3, 6, 0, 3], [6, 3, 2, 0]];terminal gcd=3

條件：無

每列left=q·right+r且0≤r<正right，餘數替換保共同因數集並嚴格下降，終端給gcd；包含gcd(0,n)=n，不除以0。

步驟識別與依賴規則：euler_gcd_full_remainder_chain_unit_test · 依賴：G001, S009





S011 · implies操作前

Euler residue representative4:ORIGINAL gcd inputs=[4, 6];nonnegative initial pair=[4, 6]

操作後

ALL exact Euclidean rows[left,right,q,r]=[[4, 6, 0, 4], [6, 4, 1, 2], [4, 2, 2, 0]];terminal gcd=2

條件：無

每列left=q·right+r且0≤r<正right，餘數替換保共同因數集並嚴格下降，終端給gcd；包含gcd(0,n)=n，不除以0。

步驟識別與依賴規則：euler_gcd_full_remainder_chain_unit_test · 依賴：G001, S010





S012 · implies操作前

Euler residue representative5:ORIGINAL gcd inputs=[5, 6];nonnegative initial pair=[5, 6]

操作後

ALL exact Euclidean rows[left,right,q,r]=[[5, 6, 0, 5], [6, 5, 1, 1], [5, 1, 5, 0]];terminal gcd=1

條件：無

每列left=q·right+r且0≤r<正right，餘數替換保共同因數集並嚴格下降，終端給gcd；包含gcd(0,n)=n，不除以0。

步驟識別與依賴規則：euler_gcd_full_remainder_chain_unit_test · 依賴：G001, S011





S013 · calculation操作前

Euler complete reduced residue count phi := sum(1, 1)

操作後

Euler complete reduced residue count phi = 2

條件：無

依原始角色與已核中間量精確代值，保留索引、正負號、分母與證明適用條件。

步驟識別與依賴規則：exact_rational_arithmetic · 依賴：G001, S012





S014 · implies操作前

COMPLETE original residue carrier0..5;ALL [representative,gcd,unit] rows=[[0, 6, 否], [1, 1, 是], [2, 2, 否], [3, 3, 否], [4, 2, 否], [5, 1, 是]]

操作後

increasing COMPLETE U(n)=[1, 5];phi(n)=2;source count over1..n agrees because0 and n are BOTH nonunits for n>=2

條件：無

逐所有代表判gcd1而得完整單位元集合，1必在其中。來源φ用1..n而unit list用0..n−1；因n≥2，換出的0與n都非單位元，計數一致，不擅自把n當prime。

步驟識別與依賴規則：euler_full_units_totient_count_convention_not_prime_only · 依賴：G001, S013





S015 · implies操作前

ORIGINAL normalized base=5;COMPLETE totient exponent=2;modulus=6

操作後

initialize accumulator1,current_base=base,remaining=phi;invariant accumulator*current_base^remaining congruent to the original totient power

條件：無

以有限次平方乘法保原φ次方同餘，不建立龐大普通整數冪。φ是完整單位元數，不把它換成n−1除非另外證n為prime。

步驟識別與依賴規則：euler_totient_power_initial_exact_invariant · 依賴：G001, S014





S016 · calculation操作前

Euler power bit0 base square := mul(5, 5)

操作後

Euler power bit0 base square = 25

條件：無

依原始角色與已核中間量精確代值，保留索引、正負號、分母與證明適用條件。

步驟識別與依賴規則：exact_rational_arithmetic · 依賴：G001, S015





S017 · calculation操作前

Euler power bit0 squared-base reduction exact quotient := div(25, 6)

操作後

Euler power bit0 squared-base reduction exact quotient = 25/6

條件：無

依原始角色與已核中間量精確代值，保留索引、正負號、分母與證明適用條件。

步驟識別與依賴規則：exact_rational_arithmetic · 依賴：G001, S016





S018 · calculation操作前

Euler power bit0 squared-base reduction floor quotient multiple := mul(4, 6)

操作後

Euler power bit0 squared-base reduction floor quotient multiple = 24

條件：無

依原始角色與已核中間量精確代值，保留索引、正負號、分母與證明適用條件。

步驟識別與依賴規則：exact_rational_arithmetic · 依賴：G001, S017





S019 · calculation操作前

Euler power bit0 squared-base reduction normalized remainder := sub(25, 24)

操作後

Euler power bit0 squared-base reduction normalized remainder = 1

條件：無

依原始角色與已核中間量精確代值，保留索引、正負號、分母與證明適用條件。

步驟識別與依賴規則：exact_rational_arithmetic · 依賴：G001, S018





S020 · implies操作前

Euler power bit0 squared-base reduction:ORIGINAL signed integer=25;modulus=6;exact ratio=25/6;floor quotient=4

操作後

value=q*n+remainder;normalized residue=1 in[0,6);same congruence class,NOT absolute-value replacement

條件：無

對正模數取向下整數商，負base也保原同餘類；不能改成abs(a)。相同餘數是mod n同餘，不是原整數相等。

步驟識別與依賴規則：euler_exact_signed_remainder_not_abs_or_integer_equality · 依賴：G001, S019





S021 · implies操作前

step=0;previous[accumulator,base,exponent]=[1, 5, 2];low bit=0

操作後

next[accumulator,base,exponent]=[1, 1, 1];split exponent=2*q+bit preserves original-power invariant

條件：無

奇次方取一個base進accumulator，偶部分改用平方base，取模保同餘且exponent減半終止。這段精確算術對nonunit也能做；能計算不等於Euler定理前提成立。

步驟識別與依賴規則：euler_every_binary_power_step_unit_not_required_for_arithmetic · 依賴：G001, S020





S022 · calculation操作前

Euler power bit1 accumulator product := mul(1, 1)

操作後

Euler power bit1 accumulator product = 1

條件：無

依原始角色與已核中間量精確代值，保留索引、正負號、分母與證明適用條件。

步驟識別與依賴規則：exact_rational_arithmetic · 依賴：G001, S021





S023 · calculation操作前

Euler power bit1 accumulator reduction exact quotient := div(1, 6)

操作後

Euler power bit1 accumulator reduction exact quotient = 1/6

條件：無

依原始角色與已核中間量精確代值，保留索引、正負號、分母與證明適用條件。

步驟識別與依賴規則：exact_rational_arithmetic · 依賴：G001, S022





S024 · calculation操作前

Euler power bit1 accumulator reduction floor quotient multiple := mul(0, 6)

操作後

Euler power bit1 accumulator reduction floor quotient multiple = 0

條件：無

依原始角色與已核中間量精確代值，保留索引、正負號、分母與證明適用條件。

步驟識別與依賴規則：exact_rational_arithmetic · 依賴：G001, S023





S025 · calculation操作前

Euler power bit1 accumulator reduction normalized remainder := sub(1, 0)

操作後

Euler power bit1 accumulator reduction normalized remainder = 1

條件：無

依原始角色與已核中間量精確代值，保留索引、正負號、分母與證明適用條件。

步驟識別與依賴規則：exact_rational_arithmetic · 依賴：G001, S024





S026 · implies操作前

Euler power bit1 accumulator reduction:ORIGINAL signed integer=1;modulus=6;exact ratio=1/6;floor quotient=0

操作後

value=q*n+remainder;normalized residue=1 in[0,6);same congruence class,NOT absolute-value replacement

條件：無

對正模數取向下整數商，負base也保原同餘類；不能改成abs(a)。相同餘數是mod n同餘，不是原整數相等。

步驟識別與依賴規則：euler_exact_signed_remainder_not_abs_or_integer_equality · 依賴：G001, S025





S027 · calculation操作前

Euler power bit1 base square := mul(1, 1)

操作後

Euler power bit1 base square = 1

條件：無

依原始角色與已核中間量精確代值，保留索引、正負號、分母與證明適用條件。

步驟識別與依賴規則：exact_rational_arithmetic · 依賴：G001, S026





S028 · calculation操作前

Euler power bit1 squared-base reduction exact quotient := div(1, 6)

操作後

Euler power bit1 squared-base reduction exact quotient = 1/6

條件：無

依原始角色與已核中間量精確代值，保留索引、正負號、分母與證明適用條件。

步驟識別與依賴規則：exact_rational_arithmetic · 依賴：G001, S027





S029 · calculation操作前

Euler power bit1 squared-base reduction floor quotient multiple := mul(0, 6)

操作後

Euler power bit1 squared-base reduction floor quotient multiple = 0

條件：無

依原始角色與已核中間量精確代值，保留索引、正負號、分母與證明適用條件。

步驟識別與依賴規則：exact_rational_arithmetic · 依賴：G001, S028





S030 · calculation操作前

Euler power bit1 squared-base reduction normalized remainder := sub(1, 0)

操作後

Euler power bit1 squared-base reduction normalized remainder = 1

條件：無

依原始角色與已核中間量精確代值，保留索引、正負號、分母與證明適用條件。

步驟識別與依賴規則：exact_rational_arithmetic · 依賴：G001, S029





S031 · implies操作前

Euler power bit1 squared-base reduction:ORIGINAL signed integer=1;modulus=6;exact ratio=1/6;floor quotient=0

操作後

value=q*n+remainder;normalized residue=1 in[0,6);same congruence class,NOT absolute-value replacement

條件：無

對正模數取向下整數商，負base也保原同餘類；不能改成abs(a)。相同餘數是mod n同餘，不是原整數相等。

步驟識別與依賴規則：euler_exact_signed_remainder_not_abs_or_integer_equality · 依賴：G001, S030





S032 · implies操作前

step=1;previous[accumulator,base,exponent]=[1, 1, 1];low bit=1

操作後

next[accumulator,base,exponent]=[1, 1, 0];split exponent=2*q+bit preserves original-power invariant

條件：無

奇次方取一個base進accumulator，偶部分改用平方base，取模保同餘且exponent減半終止。這段精確算術對nonunit也能做；能計算不等於Euler定理前提成立。

步驟識別與依賴規則：euler_every_binary_power_step_unit_not_required_for_arithmetic · 依賴：G001, S031





S033 · implies操作前

remaining exponent0;final normalized accumulator=1

操作後

EXACT original normalized base^2 modulo6=1

條件：無

不變式終止後給原φ次方餘數；這是指定modulus的算術結果，不是primality certificate。

步驟識別與依賴規則：euler_totient_power_terminal_congruence_not_primality · 依賴：G001, S032





S034 · calculation操作前

Euler ACTUAL base-unit inverse product := mul(5, 5)

操作後

Euler ACTUAL base-unit inverse product = 25

條件：無

依原始角色與已核中間量精確代值，保留索引、正負號、分母與證明適用條件。

步驟識別與依賴規則：exact_rational_arithmetic · 依賴：G001, S033





S035 · calculation操作前

Euler ACTUAL inverse check exact quotient := div(25, 6)

操作後

Euler ACTUAL inverse check exact quotient = 25/6

條件：無

依原始角色與已核中間量精確代值，保留索引、正負號、分母與證明適用條件。

步驟識別與依賴規則：exact_rational_arithmetic · 依賴：G001, S034





S036 · calculation操作前

Euler ACTUAL inverse check floor quotient multiple := mul(4, 6)

操作後

Euler ACTUAL inverse check floor quotient multiple = 24

條件：無

依原始角色與已核中間量精確代值，保留索引、正負號、分母與證明適用條件。

步驟識別與依賴規則：exact_rational_arithmetic · 依賴：G001, S035





S037 · calculation操作前

Euler ACTUAL inverse check normalized remainder := sub(25, 24)

操作後

Euler ACTUAL inverse check normalized remainder = 1

條件：無

依原始角色與已核中間量精確代值，保留索引、正負號、分母與證明適用條件。

步驟識別與依賴規則：exact_rational_arithmetic · 依賴：G001, S036





S038 · implies操作前

Euler ACTUAL inverse check:ORIGINAL signed integer=25;modulus=6;exact ratio=25/6;floor quotient=4

操作後

value=q*n+remainder;normalized residue=1 in[0,6);same congruence class,NOT absolute-value replacement

條件：無

對正模數取向下整數商，負base也保原同餘類；不能改成abs(a)。相同餘數是mod n同餘，不是原整數相等。

步驟識別與依賴規則：euler_exact_signed_remainder_not_abs_or_integer_equality · 依賴：G001, S037





S039 · implies操作前

ACTUAL modulus n=6;gcd(original a=5,n)=1;normalized base=5;ACTUAL inverse=5;COMPLETE U(n)=[1, 5]

操作後

for ANY r in U(n),a*r remains a unit;actual inverse makes multiplication injective;finite self-injection on U(n) is surjective,so a*U(n)=U(n)

條件：無

單位元乘積的inverse可由反序inverse相乘給出，故乘a留U(n)；用a的真inverse消去得單射，有限同載體推出滿射。n可以是合數；不能把全部非零residue當單位元。

步驟識別與依賴規則：euler_all_unit_residue_permutation_composite_allowed · 依賴：G001, S038





S040 · implies操作前

SAME complete U(n)=[1, 5] of size phi=2;multiplication by original a=5 permutes it

操作後

multiply ALL unit images:a^(2)*product(U) congruent product(U);EVERY U factor is a UNIT,so product(U) has reverse-product inverse;cancel ONLY this unit to get a^phi congruent1 modulo6

條件：無

有限乘積是同一unit集合的排列，故相等；prod(U)是unit才可消去。這不是對合數模數的所有非零元素取消，也不是對0取消；沒有prime前提，Euler congruence通過不給prime converse。

步驟識別與依賴規則：euler_complete_unit_product_cancellation_not_nonzero_factorial · 依賴：G001, S039









## 逐步反向核對


- S040 · premise_and_result_audit — 回到原始資料與本步條件核對，不把單向推論誤稱等價。
- S039 · premise_and_result_audit — 回到原始資料與本步條件核對，不把單向推論誤稱等價。
- S038 · premise_and_result_audit — 回到原始資料與本步條件核對，不把單向推論誤稱等價。
- S037 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euler ACTUAL inverse check normalized remainder，不以小數近似替代。
- S036 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euler ACTUAL inverse check floor quotient multiple，不以小數近似替代。
- S035 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euler ACTUAL inverse check exact quotient，不以小數近似替代。
- S034 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euler ACTUAL base-unit inverse product，不以小數近似替代。
- S033 · premise_and_result_audit — 回到原始資料與本步條件核對，不把單向推論誤稱等價。
- S032 · premise_and_result_audit — 回到原始資料與本步條件核對，不把單向推論誤稱等價。
- S031 · premise_and_result_audit — 回到原始資料與本步條件核對，不把單向推論誤稱等價。
- S030 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euler power bit1 squared-base reduction normalized remainder，不以小數近似替代。
- S029 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euler power bit1 squared-base reduction floor quotient multiple，不以小數近似替代。
- S028 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euler power bit1 squared-base reduction exact quotient，不以小數近似替代。
- S027 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euler power bit1 base square，不以小數近似替代。
- S026 · premise_and_result_audit — 回到原始資料與本步條件核對，不把單向推論誤稱等價。
- S025 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euler power bit1 accumulator reduction normalized remainder，不以小數近似替代。
- S024 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euler power bit1 accumulator reduction floor quotient multiple，不以小數近似替代。
- S023 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euler power bit1 accumulator reduction exact quotient，不以小數近似替代。
- S022 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euler power bit1 accumulator product，不以小數近似替代。
- S021 · premise_and_result_audit — 回到原始資料與本步條件核對，不把單向推論誤稱等價。
- S020 · premise_and_result_audit — 回到原始資料與本步條件核對，不把單向推論誤稱等價。
- S019 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euler power bit0 squared-base reduction normalized remainder，不以小數近似替代。
- S018 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euler power bit0 squared-base reduction floor quotient multiple，不以小數近似替代。
- S017 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euler power bit0 squared-base reduction exact quotient，不以小數近似替代。
- S016 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euler power bit0 base square，不以小數近似替代。
- S015 · premise_and_result_audit — 回到原始資料與本步條件核對，不把單向推論誤稱等價。
- S014 · premise_and_result_audit — 回到原始資料與本步條件核對，不把單向推論誤稱等價。
- S013 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euler complete reduced residue count phi，不以小數近似替代。
- S012 · premise_and_result_audit — 回到原始資料與本步條件核對，不把單向推論誤稱等價。
- S011 · premise_and_result_audit — 回到原始資料與本步條件核對，不把單向推論誤稱等價。
- S010 · premise_and_result_audit — 回到原始資料與本步條件核對，不把單向推論誤稱等價。
- S009 · premise_and_result_audit — 回到原始資料與本步條件核對，不把單向推論誤稱等價。
- S008 · premise_and_result_audit — 回到原始資料與本步條件核對，不把單向推論誤稱等價。
- S007 · premise_and_result_audit — 回到原始資料與本步條件核對，不把單向推論誤稱等價。
- S006 · premise_and_result_audit — 回到原始資料與本步條件核對，不把單向推論誤稱等價。
- S005 · premise_and_result_audit — 回到原始資料與本步條件核對，不把單向推論誤稱等價。
- S004 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euler ORIGINAL signed base normalization normalized remainder，不以小數近似替代。
- S003 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euler ORIGINAL signed base normalization floor quotient multiple，不以小數近似替代。
- S002 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 Euler ORIGINAL signed base normalization exact quotient，不以小數近似替代。
- S001 · premise_and_result_audit — 回到原始資料與本步條件核對，不把單向推論誤稱等價。





## 結論

(6, 5, 2, 1, 是)

依上列完整代值及條件核對得到原題答案；原題編號、格式與狀態保持不變。





## 本題覆核與來源綁定

覆核日期：2026-10-26

原題、答案、步驟表達式、數值 AST 與既有歷史保持原樣；原來的候選狀態屬於來源歷史，不覆寫為形式化證明。

來源雜湊與覆核憑證
- input commit: 0f7be61e2c22317a4075561dc822c87d881a50db
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