Introduction
जब exponents बहुत बड़े होते हैं, तो direct division से remainder निकालना मुश्किल होता है। ऐसे में Euler’s और Fermat’s Theorems बहुत powerful tools हैं। ये modular arithmetic को आसान बनाते हैं क्योंकि बड़े exponents को number properties के आधार पर छोटा किया जा सकता है।
Pattern: Remainder Theorems (Euler/Fermat)
Pattern
Euler और Fermat theorems बड़े powers के remainders को simplify करने के लिए modular reduction और special exponent rules का उपयोग करते हैं।
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Fermat’s Little Theorem (FLT):
अगरpएक prime है औरadivisible नहीं है p से, तब:
ap-1 ≡ 1 (mod p)
⇒ ak mod p = a(k mod (p-1)) mod p -
Euler’s Theorem:
अगरaऔरncoprime हों (GCD(a, n) = 1), तब:
aφ(n) ≡ 1 (mod n)
जहाँ φ(n) = उन numbers की count जो n से छोटे हैं और n के साथ coprime हैं।
⇒ ak mod n = a(k mod φ(n)) mod n -
Euler’s Totient Function φ(n):
φ(n) = n × (1 - 1/p₁) × (1 - 1/p₂) × … जहाँ p₁, p₂ distinct prime factors हैं।
Example: φ(10) = 10 × (1-1/2) × (1-1/5) = 4 -
Shortcut Relation:
- Modulus prime हो → Fermat use करें।
- Modulus composite हो और base उससे coprime हो → Euler use करें।
- Coprime न हो → modulus को split करें और Chinese Remainder Theorem या basic reduction use करें।
Step-by-Step Example
Question
7100 को 13 से divide करने पर remainder क्या होगा?
Solution
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Step 1: Modulus prime है
13 prime है → Fermat’s Little Theorem use कर सकते हैं। -
Step 2: Fermat apply करें
712 ≡ 1 (mod 13) -
Step 3: Exponent को (p-1) से mod करें
100 mod 12 = 4 ⇒ 7100 ≡ 74 (mod 13) -
Step 4: 7⁴ mod 13 निकालें
7² = 49 → 49 mod 13 = 10
7⁴ = 10² = 100 → 100 mod 13 = 9 -
Final Answer:
Remainder = 9 -
Quick Check:
7¹² ≡ 1, इसलिए 7¹⁰⁰ = (7¹²)⁸ × 7⁴ → remainder 9. ✅
Quick Variations
1. Modulus prime होने पर → Fermat use करें।
2. Composite लेकिन base से coprime → Euler use करें।
3. Modulus और base में common factor हो → modulus को parts में split करके Chinese Remainder Theorem use करें।
4. बहुत बड़े exponents के लिए → exponent को बार-बार φ(n) से reduce करते जाएँ।
Trick to Always Use
- Step 1: Modulus prime है क्या? → Yes → Fermat use करें।
- Step 2: Prime नहीं लेकिन coprime → Euler use करें।
- Step 3: Exponent को (p-1) या φ(n) से mod करके छोटा करें।
- Step 4: Powers multiply करते समय numbers को mod n से reduce करते जाएँ।
Summary
Summary
- Fermat: ap-1 ≡ 1 (mod p) जब p prime हो।
- Euler: aφ(n) ≡ 1 (mod n) जब a और n coprime हों।
- Exponent को (p-1) या φ(n) से reduce करके calculation आसान करें।
- Large powers को modular squaring से compute करें ताकि numbers बड़े न हों।
