若 $p$ 是素数, $a \in Z$, 且 $GCD(a,\space p)=1$, 则 $a^{p-1}\equiv 1 \space (mod \space p) \space \space or \space \space a^p \equiv a \space (mod \space p)$

先把此定理的理论证明略去(超出此文的最初目的),仅用计算如下同余式来举例说明一下: $2^{35}\equiv p \space (mod \space 7)$,求$p$。
常规的方法,需要先计算$2^{35}$,然后除以$7$,才能确定$2^{35}$是否是$7$的倍数,如果不是$7$的倍数,看余数是不是$p$。
$2^{35}$是一个比较大的数了,照以上的方法计算,费时费力。
(这里仅仅是为了举例方便,才没有用一个大得更多的数,即使是这么一个不太大的数,这样的常规计算也是有一定难度的。)

如下,是用费马小定理来求解此题的思路, $2^{35}=(2^6)^5\cdot 2^5\equiv 1^5\cdot 2^5\equiv 32 \equiv(4 \space mod \space 7)$
请注意:这里就用到了以上提到的费马小定理$2^6 = 2^{7-1} \equiv 1 \space (mod \space 7)$。
所以我们很轻松就知道$2^{35}$除以$7$,余4。
如果再计算一个更大一点的数,常规的算法就几乎不可能了。

譬如说,“证明$73^{100} \equiv 1 \space (mod \space 101)$”这样的题,$73^{100}$有187位数,不用费马小定理常规计算方法看你怎么做?。
$73^{100} = 73^{101-1} \equiv \space 1 \space (mod \space 101)$
这是不是很有意思?前人替我们开创了导路,而且已经被证明了是好用的,少走好多弯路!