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第 938 題:模n乘法階

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  1. 原題與已知條件
  2. 定義與適用範圍
  3. 逐步推導
  4. 逐步反向核對
  5. 結論
  6. 本題覆核與來源綁定

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P1000-0938 · q-20261015-advance-20261116-r07-multiplicative-order-mod-n-0038

原題與已知條件

n>=2、normalized coprime residue與first positive power return責任。操作=morder-power-first-return;資料={"n":15,"a":2}。請依 exact_ordered_tuple_declared_by_interface 欄序回答。

  • G001 — n>=2、normalized coprime residue與first positive power return責任。操作=morder-power-first-return;資料={"n":15,"a":2}。請依 exact_ordered_tuple_declared_by_interface 欄序回答。

定義與適用範圍

n≥2 且 a 正規化後與 n 互質;階數是第一個回到 1 的正指數。

逐步推導

S001 · implies

操作前

n=15; a=2

操作後

order is defined here only for n≥2 and units modulo n

條件:無

先固定本節點的定義域;加法階數與乘法階數不能混用。

步驟識別與依賴

規則:order_domain · 依賴:G001

S002 · implies

操作前

a=2

操作後

normalized residue=2; gcd(2,15)=1

條件:無

先把負代表元也正規化到[0,n),再檢查互質。

步驟識別與依賴

規則:normalize_and_qualify · 依賴:G001, S001

S003 · implies

操作前

gcd(residue,n)=1; units=[1, 2, 4, 7, 8, 11, 13, 14]

操作後

phi(15)=8

條件:無

逐一枚舉0到n−1的互質類,phi是完整unit載體的大小。

步驟識別與依賴

規則:complete_unit_enumeration · 依賴:G001, S002

S004 · calculation

操作前

power product at k=1 := mul(1, 2)

操作後

power product at k=1 = 2

條件:無

前一個冪的代表乘以同一正規化底數。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S003

S005 · implies

操作前

product=2

操作後

a^1 mod 15=2

條件:無

此步餘數才是完整的下一冪代表。

步驟識別與依賴

規則:reduce_next_power · 依賴:G001, S004

S006 · calculation

操作前

power product at k=2 := mul(2, 2)

操作後

power product at k=2 = 4

條件:無

前一個冪的代表乘以同一正規化底數。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S005

S007 · implies

操作前

product=4

操作後

a^2 mod 15=4

條件:無

此步餘數才是完整的下一冪代表。

步驟識別與依賴

規則:reduce_next_power · 依賴:G001, S006

S008 · calculation

操作前

power product at k=3 := mul(4, 2)

操作後

power product at k=3 = 8

條件:無

前一個冪的代表乘以同一正規化底數。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S007

S009 · implies

操作前

product=8

操作後

a^3 mod 15=8

條件:無

此步餘數才是完整的下一冪代表。

步驟識別與依賴

規則:reduce_next_power · 依賴:G001, S008

S010 · calculation

操作前

power product at k=4 := mul(8, 2)

操作後

power product at k=4 = 16

條件:無

前一個冪的代表乘以同一正規化底數。

步驟識別與依賴

規則:exact_rational_arithmetic · 依賴:G001, S009

S011 · implies

操作前

product=16

操作後

a^4 mod 15=1

條件:無

此步餘數才是完整的下一冪代表。

步驟識別與依賴

規則:reduce_next_power · 依賴:G001, S010

S012 · implies

操作前

all positive k<=4: [[1, 2], [2, 4], [3, 8], [4, 1]]

操作後

first positive return to1 occurs at k=4

條件:無

已完整檢查所有更小正指數均未回到1;k=0的單位元不計入階數。

步驟識別與依賴

規則:least_positive_return · 依賴:G001, S011

逐步反向核對

  • S012 · premise_and_result_audit — 階數必為第一個正指數回到1;先檢查 n≥2 及互質,不宣稱階數等於 phi。
  • S011 · premise_and_result_audit — 階數必為第一個正指數回到1;先檢查 n≥2 及互質,不宣稱階數等於 phi。
  • S010 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 power product at k=4,不以小數近似替代。
  • S009 · premise_and_result_audit — 階數必為第一個正指數回到1;先檢查 n≥2 及互質,不宣稱階數等於 phi。
  • S008 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 power product at k=3,不以小數近似替代。
  • S007 · premise_and_result_audit — 階數必為第一個正指數回到1;先檢查 n≥2 及互質,不宣稱階數等於 phi。
  • S006 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 power product at k=2,不以小數近似替代。
  • S005 · premise_and_result_audit — 階數必為第一個正指數回到1;先檢查 n≥2 及互質,不宣稱階數等於 phi。
  • S004 · premise_and_result_audit — 以精確有理數重算 power product at k=1,不以小數近似替代。
  • S003 · premise_and_result_audit — 階數必為第一個正指數回到1;先檢查 n≥2 及互質,不宣稱階數等於 phi。
  • S002 · premise_and_result_audit — 階數必為第一個正指數回到1;先檢查 n≥2 及互質,不宣稱階數等於 phi。
  • S001 · premise_and_result_audit — 階數必為第一個正指數回到1;先檢查 n≥2 及互質,不宣稱階數等於 phi。

結論

([[1, 2], [2, 4], [3, 8], [4, 1]], 4, 是, 是, order_is_the_first_positive_return)

上述完整代值與條件核對得到原題答案;欄位次序及真假標記保持原始合約。

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
  • original question SHA-256: 0e23e729cfb5dee9b62504679144398f0e239339b3742bf1d7db8d3448de5a1d
  • candidate record SHA-256: c7a35c802caff8d4ad37463c3f0ee0c179adc10b6d69692a0c537f28489e42a2
  • semantic review receipt SHA-256: 6c2c6d46aded7582a11ac41a8c0b3bdde2669a53bdb6e796eea2039994a02772
  • question-first witness SHA-256: 77e43898df9efdbf8094ad81fe4ab91cf4b4bd82f481eb9b4699b73cb4da612b
  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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