Lompat ke isi

Kriteria Euler

Ensiklopedia Pengetahuan Universitas Islam Sultan Agung
Revisi sejak 25 Agustus 2026 13.57 oleh Maintenance script (bicara | kontrib) (Presentation V4: sitasi, referensi, Math, Wikimedia Commons, dan atribusi)
(beda) ← Revisi sebelumnya | Revisi terkini (beda) | Revisi selanjutnya → (beda)

Dalam teori bilangan, kriteria Euler[1] 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.[2]

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

  1. ↑ kriteria Euler konjektur kuadrat. Pasti (Padanan Istilah). Badan Pengembangan dan Pembinaan Bahasa.
  2. ↑ L Euler, Novi commentarii Academiae Scientiarum Imperialis Petropolitanae, 8, 1760-1, 74; Opusc Anal. 1, 1772, 121; Comm. Arith, 1, 274, 487

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.