素数で割った余りの集合と群
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2026.03.09


 写像において、終域 と 値域 が一致するとき、全射 といい、
2つ以上の要素が対応が付かないとき 単射 といい、
全射 かつ 単射 のとき 全単射 または 置換 と言います。

小数点以下の数だけに注目します。( 7 で割った余りを示しています。) 基本 から n 倍 ( n < 7 ) への写像 は、置換 になっています。

 これまで見てきたことを「 自然数を素数で割った余り 」という視点に写します。すると、次のように言うことができます。

 ある素数( P )で割り切れない自然数をその素数で割った余りを要素とする集合 ( A ) がある。
   A ={ 1 2 3 ・・・ P−1 }
 次のような演算 S がある。
   入力対象は、ある素数 P 未満の自然数 m である。
   演算 S は、P 未満の自然数 n をかけた数を P で割った余りを出力する。
 演算 S は、次のように書くことができる。
   演算 Sf ( m ) = mod ( n×m, P )
 集合 A は、演算 S について群である。


 自然数をある素数( P )で割った余りを要素とする集合 ( B ) があります。
   B ={ 0 1 2 3 ・・・ P−1 }
 次のような演算 T があります。
   入力対象は、ある素数 P 未満の 0 以上の整数 m である。
   演算 T は、P 未満の整数 n を加えた数を P で割った余りを出力する。
 演算 T は、次のように書くことができます。
   演算 Th ( m ) = mod ( nm, P )
 集合 B は、演算 T について群です。

小数点以下の数だけに注目します。( 7 で割った余りを示しています。) 基本 から \( +\frac{n}{\ 7\ } \) ( 0 < n < 7 ) への写像 は、巡回回転置換 になっています。