Lompat ke isi

Kriteria Euler

Ensiklopedia Pengetahuan Universitas Islam Sultan Agung
Revisi sejak 25 Agustus 2026 13.17 oleh Maintenance script (bicara | kontrib) (Impor teks terkontrol dari Wikipedia bahasa Indonesia; revisi 28775661; atribusi sumber disertakan.)
(beda) ← Revisi sebelumnya | Revisi terkini (beda) | Revisi selanjutnya → (beda)

Dalam teori bilangan, kriteria Euler adalah rumus untuk menentukan apakah suatu bilangan bulat merupakan residu kuadratik modulo suatu bilangan prima. Lebih tepatnya,

\equiv \begin{cases}

\; \; \, 1 \pmod{p} & \text{Jika terdapat suatu bilangan bulat} \; n \; \text{sedemikian sehingga} \; n^2 \equiv a \pmod{p} \\ -1 \pmod{p} & \text{Jika tidak terdapat bilangan bulat yang memenuhi kekongruenan tersebut} \end{cases}</math>}}

Kriteria Euler dapat dirumuskan menggunakan simbol Legendre sebagai berikut:

(ap)≡ap−12(modp)

Kriteria ini berasal dari paper tahun 1748 karya Leonhard Euler.

Bukti

Bukti 1

Pembuktian ini menggunakan fakta bahwa kelas-kelas residu modulo suatu bilangan prima membentuk struktur aljabar lapangan. Lihat artikel grup perkalian bilangan bulat modulo untuk pembahasan lebih lanjut.

Diambil sembarang bilangan prima ganjil p dan sembarang bilangan bulat a yang relatif prima dengan p. Pertama, akan dibuktikan bahwa terdapat p−12 nilai residu kuadratik tak nol berbeda dalam himpunan bilangan bulat modulo p.


Diketahui bahwa a relatif prima dengan p, maka berdasarkan teorema kecil Fermat, berlaku ap−1≡1(modp) yang dapat ditulis menjadi (ap−12−1)(ap−12+1)≡0(modp) sebab p merupakan bilangan ganjil. Oleh karena himpunan bilangan bulat modulo p merupakan lapangan, maka salah satu dari kedua faktor tersebut harus kongruen dengan nol. Dengan kata lain, berlaku ap−12≡1(modp)atauap−12≡−1(modp)

Jika a merupakan residu kuadratik modulo p, maka terdapat suatu k∈ℤ sedemikian sehingga k2≡a(modp). Diketahui bahwa a relatif prima dengan p, maka k juga relatif prima dengan p. Akibatnya, ap−12≡(k2)p−12=kp−1≡1(modp) Dengan kata lain, setiap residu kuadratik modulo p akan membuat nilai dari faktor pertama menjadi nol. Berdasarkan teorema Lagrange, maka kekongruenan xp−12≡1(modp) memiliki paling banyak p−12 penyelesaian, sehingga dapat disimpulkan bahwa p−12 kelas residu lainnya (yaitu nilai-nilai nonresidu kuadratik modulo p) harus membuat nilai dari faktor kedua menjadi nol. Inilah isi dari kriteria Euler.

Bukti 2

Diambil sembarang bilangan prima ganjil p dan sembarang bilangan bulat a yang relatif prima dengan p. Akan ditinjau dua kasus berikut:

  1. Jika a merupakan residu kuadratik modulo p, maka berdasarkan definisi, terdapat suatu bilangan bulat n sedemikian sehingga n2≡a(modp) Oleh karena a relatif prima dengan p, maka n juga relatif prima dengan p, sehingga berdasarkan teorema kecil Fermat, berlaku 1≡np−1=(n2)p−12≡ap−12(modp)
  2. Perhatikan bahwa untuk setiap n∈{1,2,3,…,p−1}, maka berlaku FPB⁡(n,p)=1. Akibatnya, terdapat tepat satu nilai n′∈{1,2,3,…,p−1} sedemikian sehingga n⋅n′≡a(modp) Diketahui bahwa a merupakan nonresidu kuadratik modulo p, maka nilai n′≠n. Alhasil, setiap komponen dari darab 1⋅2⋅3⋅…⋅(p−1) dapat disusun ulang menjadi p−12 pasangan sedemikian sehingga darab dari setiap pasangan akan kongruen dengan a dalam modulo p. Dengan menggunakan notasi faktorial serta teorema Wilson, maka ap−12≡(p−1)!≡−1(modp)

Bukti 3

Bukti ini merupakan modifikasi dari Bukti 2, dan dapat digunakan untuk membuktikan teorema Wilson, kriteria Euler, dan teorema kecil Fermat sekaligus.

Diambil sembarang bilangan prima ganjil p dan sembarang bilangan bulat a yang relatif prima dengan p. Didefinisikan himpunan ℤp sebagai {1,2,3,…,p−1}. Perhatikan bahwa untuk setiap k∈ℤp, maka berlaku FPB⁡(k,p)=1. Akibatnya, terdapat tepat satu nilai k′∈ℤp sedemikian sehingga k⋅k′≡a(modp).

  1. Jika a merupakan nonresidu kuadratik, maka nilai k′≠k untuk setiap nilai k∈ℤp. Alhasil, semua elemen dari himpunan ℤp dapat dikelompokkan menjadi p−12 pasangan sedemikian sehingga darab dari setiap pasangan akan kongruen dengan a dalam modulo p. Dengan menggunakan notasi faktorial serta simbol Legendre, maka (p−1)!≡ap−12≡−(ap)⋅ap−12(modp)
  2. Jika a merupakan residu kuadratik, maka berdasarkan definisi, terdapat suatu bilangan bulat n sedemikian sehingga n2≡a(modp) Lebih lanjut, (p−n)2 juga kongruen dengan a dalam modulo p, sebab (p−n)2≡p2−2pn+n2≡n2≡a(modp) Berdasarkan teorema Lagrange, maka kekongruenan x2≡a(modp) memiliki paling banyak 2 penyelesaian pada himpunan ℤp. Dengan kata lain, tidak ada nilai x∈ℤp selain x=n dan x=p−n yang memenuhi kekongruenan tersebut. Akibatnya, p−3 bilangan pada himpunan ℤp∖{n,p−n} dapat dikelompokkan menjadi p−32 pasangan sedemikian sehingga darab dari setiap pasangan akan kongruen dengan a dalam modulo p. Oleh karena n⋅(p−n)≡−a(modp), maka dengan menggunakan notasi faktorial serta simbol Legendre, diperoleh (p−1)!≡−a⋅ap−32≡−(ap)⋅ap−12(modp)

Berdasarkan kedua kasus di atas, maka untuk setiap nilai a yang relatif prima dengan p, maka berlaku (p−1)!≡−(ap)⋅ap−12(modp) Jika a=1, maka jelas bahwa (ap)=1, sehingga didapatkan satu arah dari teorema Wilson, yaitu (p−1)!≡−1(modp) Akibatnya, berlaku (p−1)!≡−(ap)⋅ap−12(modp)−1≡−(ap)⋅ap−12(modp)1≡(ap)⋅ap−12(modp)(ap)≡(ap)2⋅ap−12(modp)(ap)≡ap−12(modp) yang merupakan isi pernyataan dari kriteria Euler. Jika kedua ruas dari kekongruenan tersebut dikuadratkan, maka teorema kecil Fermat terbukti: (ap)≡ap−12(modp)(ap)2≡(ap−12)2(modp)1≡ap−1(modp)

Contoh

Mencari modulus jika diberikan nilai residu

Bilangan prima p mana saja yang menjadikan 17 sebagai residu kuadratik?

Dalam kasus ini, nilai p dapat diperiksa secara manual menggunakan kriteria Euler.

  • Untuk p=13, maka 1713−12=176≡46=642≡(−1)2=1(mod13) sehingga dapat disimpulkan bahwa 17 merupakan residu kuadratik modulo 13. Sebagai konfirmasi, perhatikan bahwa 17≡4=22(mod13).
  • Untuk p=11, maka 1711−12=175≡65≡32⋅6≡−1(mod11) sehingga dapat disimpulkan bahwa 17 merupakan nonresidu kuadratik modulo 11.

Jika proses pemeriksaan ini terus dilanjutkan, maka diperoleh (17p)={1(modp)untukp∈{13,19,43,…}−1(modp)untukp∈{3,5,7,11,23,…}

Mencari residu jika diberikan nilai modulus

Tentukan semua bilangan persegi (semua residu kuadratik) pada modulo 17.

Dalam kasus ini, maka residu kuadratik modulo 17 dapat dicari secara manual sebagai berikut:

  • 12=1(mod17)
  • 22=4(mod17)
  • 32=9(mod17)
  • 42=16(mod17)
  • 52=25≡8(mod17)
  • 62=36≡2(mod17)
  • 72=49≡15(mod17)
  • 82=64≡13(mod17)

sehingga himpunan emua residu kuadratik modulo 17 ialah R17={1,2,4,8,9,13,15,16}. Perhatikan bahwa kuadrat dari 916 tidak perlu dihitung, sebab setiap bilangan mulai dari 9 sampai dengan 16 kongruen dengan negatif dari 1 sampai dengan 8 dalam modulo 17. Misalnya, 11≡−6(mod17), sehingga 112≡(−6)2=36≡2(mod17).

Kriteria Euler dapat digunakan untuk mencari atau memverifikasi residu kuadratik. Misalnya,

  • Untuk memeriksa apakah 14 merupakan residu kuadratik modulo 17, maka berdasarkan kriteria Euler, 1417−12=148≡(−3)8=812≡(−4)2=16≡−1(mod17) sehingga dapat disimpulkan bahwa 14 merupakan nonresidu kuadratik (yang sesuai dengan hasil di atas, yaitu 14∉R17)
  • Untuk memeriksa apakah 15 merupakan residu kuadratik modulo 17, maka berdasarkan kriteria Euler, 1517−12=158≡(−2)8=162≡(−1)2=1(mod17) sehingga dapat disimpulkan bahwa 15 merupakan residu kuadratik (yang sesuai dengan hasil di atas, yaitu 15∈R17)

Catatan

Referensi

Disquisitiones Arithmeticae telah diterjemahkan dari bahasa Latin Ciceronian Gauss ke dalam bahasa Inggris dan Jerman. Edisi Jerman mencakup semua paper teori bilangan miliknya: semua bukti dari timbal balik kuadratik, penentuan tanda dari jumlah Gauss, penyelidikan timbal balik bikuadratik, serta catatan yang tidak diterbitkan.


Sumber dan atribusi

Konten artikel ini diadaptasi dari Wikipedia bahasa Indonesia, revisi 28775661 (2026-01-03T18:14:56Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Mohon gunakan konten ini secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.