Criterio de Euler (para residuos cuadráticos)

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Sea p un primo impar y a un entero. La ecuación x2a(modp) tiene solución (a es residuo cuadrático de p) si y sólo si a(p1)/21(modp).

 

Demostración(es)
Demostración: 

La condición es necesaria: Supongamos que existe un entero x que resuelve x2a(modp). Por Fermat, sabemos que ap11(modp). Pero, por hipótesis, a es equiresidual con x2. Entonces, módulo p,

a(p1)/2(x2)(p1)/2=xp11(modp).

La condición es suficiente: Supongamos que a(p1)/21(modp), y tomemos una raíz primitiva g de p. Entonces a es equiresidual con alguna potencia de g --digamos con gi-- en la división entre p. Entonces, módulo p, 1x(p1)/2(gi)(p1)/2gi(p1)/2. Es decir,1gi(p1)/2. Ahora recordemos que, puesto que p es primo, el orden de g es p1 --por definición de raíz primitiva. Así que, por teorema conocido, el exponente i(p1)/2 es múltiplo de p1. De aquí que i sea par --digamos i=2k. Es decir, gi=g2k=(gk)2, y hemos encontrado un cuadrado perfecto que es equiresidual con a en la división entre p. En otras palabras, a es residuo cuadrático de p.