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$\开始组$

在组合数学的一个显式结构中,我需要研究以下问题:假设我们选择了一个奇数质数$p$,一个乘法群$(Z/pZ)^{ast}$的生成器$g$。

问题1:对于多少$x\in\{2,\dots,p-2\}$,$x\equivg^x\,(p)$是真的吗。

问题2:之前的计数如何取决于$g$的选择?

一般来说,我确实需要同余方程$x\equiva+g^x\,(p)$(对于固定$a$)的解的个数,但基本情况$a=0$对我来说已经很有趣了。

$\端组$

1答案1

重置为默认值
1
$\开始组$

举一个任意的例子,mod$p=23$有$\phi(22)=10$的原始根。其中,四个($14,19,20,21$)没有$x\equivg^x\mod 23$的解,两个有一个,三个有两个,一个($11$)有五个。

这里,对于前$30$个素数中的每一个,是没有$x\equiv g^x\mod p$与$2\le x\le p-2$的解的本原根$g$的数目:

$$1, 1, 1, 1, 2, 1, 1, 3, 4, 2, 1, 6, 5, 2, 9, 11, 12, 5, 7, 9, 8, 8, 17, 12, 11, 16, 12, 23, 20, 16$$

这个序列似乎还没有出现在OEIS中。

[编辑:虽然这一个不在OEIS中,但在那里的数字为$g$解决方案是:OEIS序列A174407].

对于每一个小于1000$的质数,此类$g$的数量至少为$1$。

$[1\ldots p-1]$的随机置换是一个错位的概率大约为$1/e$,所以从启发性的角度来看,我们可能期望这部分原始根没有$x\equiv g^x\mod p$的解。

$\端组$
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  • $\开始组$ 也许我们不应该在讨论中包括$g=\pm1$,因为它们不是生成器? $\端组$ 2017年5月9日21:55
  • $\开始组$ 这只是计算发电机$g$。 $\端组$ 2017年5月9日22:59
  • $\开始组$ 愚蠢的(?)问题:对于每个奇数素数,显然应该至少有一个没有固定点的生成器吗? $\端组$
    – 科德鲁
    2017年5月10日22:37
  • 1
    $\开始组$ 不,这对我来说一点也不明显。试探性地,如果一个生成器没有固定点的概率大约是$1/e$,并且有$\phi(p-1)$生成器,那么它们没有一个固定点的可能性大约是$(1-1/e)^{\phi。但这不是证据。 $\端组$ 2017年5月10日23:04
  • $\开始组$ @Levin、Pomerance和Soundararajan在Lucia对这个问题的评论中指出的论文实际上证明了这一点。 $\端组$
    – 科德鲁
    2017年5月11日1:53

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