怎么证明费马小定理?

一、准备知识：
引理1．剩余系定理2
若a,b,c为任意3个整数,m为正整数,且(m,c)=1,则当ac≡bc(modm)时,有a≡b(modm)
证明：ac≡bc(mod m)可得ac–bc≡0(mod m)可得(a-b)c≡0(mod m)因为(m,c)=1即m,c互质,c可以约去,a–b≡0(mod m)可得a≡b(mod m)
引理2．剩余系定理5
若m为整数且m>1,a[1],a[2],a[3],a[4],…a[m]为m个整数,若在这m个数中任取2个整数对m不同余,则这m个整数对m构成完全剩余系.
证明：构造m的完全剩余系（0,1,2,…m-1）,所有的整数必然这些整数中的1个对模m同余.取r[1]=0,r[2]=1,r[3]=2,r[4]=3,…r=i-1,1引理3．剩余系定理7
设m是一个整数,且m>1,b是一个整数且(m,b)=1.如果a1,a2,a3,a4,…am是模m的一个完全剩余系,则ba[1],ba[2],ba[3],ba[4],…ba[m]也构成模m的一个完全剩余系.
证明：若存在2个整数ba和ba[j]同余即ba≡ba[j](mod m),根据引理2则有a≡a[j](mod m).根据完全剩余系的定义和引理4（完全剩余系中任意2个数之间不同余,易证明）可知这是不可能的,因此不存在2个整数ba和ba[j]同余.由引理5可知ba[1],ba[2],ba[3],ba[4],…ba[m]构成模m的一个完全剩余系.
引理4．同余定理6
如果a,b,c,d是四个整数,且a≡b(mod m),c≡d(mod m),则有ac≡bd(mod m)
证明：由题设得ac≡bc(mod m),bc≡bd(mod m),由模运算的传递性可得ac≡bc(mod m)
二、证明过程：
构造素数p的完全剩余系P={1,2,3,4…(p-1)},因为(a,p)=1,由引理3可得A={a,2a,3a,4a,…(p-1)a}也是p的一个完全剩余系.令W=1*2*3*4…*(p-1),显然W≡W(mod p).令Y=a*2a*3a*4a*…(p-1)a,因为{a,2a,3a,4a,…(p-1)a}是p的完全剩余系,由引理2以及引理4可得a*2a*3a*…(p-1)a≡1*2*3*…(p-1)(mod p)即W*a^(p-1)≡W(modp).易知(W,p)=1,由引理1可知a^(p-1)≡1(modp）