威尔逊定理小讲解

考虑作者太懒了,博客里面的同余符号都用等号代替 qwq

威尔逊定理

威尔逊定理大概是这么个东西:

[(p-1)!=-1(mod ~~ p) ]

其中 p 当然是质数辣~

Proof

然后我们考虑证明?

首先:

[p-1=-1(mod ~~ p) ]

那么我们只需要证明 ((p-2)!=1 (mod~~ p)) 就好了...

也就是说,除去 1 后,如果 (2,3,...,p-2) 能够两两配对,且每对数乘积 模 p 后为 1 的话,威尔逊定理就成立了,然后我们考虑这其实就是对于 (2,3,...,p-2) 去找 模 p 意义下的逆元啊...

然后考虑一下二次剩余里面的衍生芝士我们可以知道对于 (x^2=1) 只有两个解(1,p-1),而这两个数已经被我们安排掉了,也就是说 (2,3,...,p-2)不存在某个数的逆元是自己本身...

然后我们还知道逆元有唯一性互反性,于是乎这些数自然是一一对应的辣~

证毕!

Application

这个...显然可以用在阶乘求解上?

但是用途不广...可能可以用来优化快速阶乘? XD

我们考虑这个式子已经成立了:

[(p-1)!=-1(mod ~~ p) ]

那么我们现在要求的是:

[n!~(mod ~~ p) ]

然后我们考虑威尔逊定理能怎么用进去...

(现在我们不考虑 (n=p-1)(p-2) 的极端情况,(n=p-1) 时答案为 (p-1)(n=p-2) 时 答案为 (1) ,可特判)

首先:

[n! ·Big( (n+1)(n+2)...(p-1)Big) =-1(mod~~ p) ]

我们令 (p-n =x)

[n! ·Big( (p-x+1)(p-x+2)...(p-1)Big) =p-1(mod~~ p) ]

那么:

[egin{aligned}( n!)'=&(p-x+1)(p-x+2)...(p-2)\=&(-1)^{x-2}(x-1)(x-2)...(2)\=&(-1)^x (x-1)!\=& (-1)^{p-n}(p-1-n)! \=& (-1)^{n+1}(p-1-n)! end{aligned} ]

上面 (p-x+1) 变到 (x-1) 其实就是把负号提出来了...

然后我们发现只要求出 ((p-1-n)!) 然后乘上 ((-1)^n)

这样的优化...可能没什么用?但是也是优化就是了...

原文地址:https://www.cnblogs.com/Judge/p/10755703.html