Тема . Остатки и сравнения по модулю

Квадратичные вычеты

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела остатки и сравнения по модулю
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#104744

Пусть P  — нечётное, большее единицы число и P =p p ...p
    1 2  n  — его разложение на простые множители (среди p ,p ,...,p
 1 2    n  могут быть равные). Тогда для произвольного целого числа a  символ Якоби определяется равенством:

(a)  (a)( a) ( a)
P- =  p1 p2 ...pn ,

где ( )
 api — символы Лежандра. По определению считаем ( )
 a1 = 1  для всех a.  Докажите, обобщённый квадратичный закон взаимности: если P,Q  — взаимно простые нечётные числа, то

( )               ( )
 Q- =(−1)(P−1)4(Q−1)⋅ P-
 P                 Q
Показать доказательство

Сначала проверим случай, когда одно из чисел 1.  Пусть P =1.  Тогда ( Q)= 1, (-1)= 1, (− 1)0 = 1.
  1      Q  То есть действительно всё сходится.

Теперь пусть P =p1p2...pn  и Q= q1q2 ...qk.  Из взаимной простоты следует, что pi ⁄= qj.  Мультипликативность символа Якоби следует из определения и мультипликативности символа Лежандра: (a1a2)  (a2)(a1)
  P   =  P  P  .  Тогда

(  )(  )  ∏n (  ) ∏n (  )  ∏n ∏k(   )(  )
 Q-  P-  =    Q- ⋅    pi  =       qj  pi
 P   Q    i=1 pi  i=1 Q    i=1j=1  pi  qj

По квадратичному закону взаимности для простых чисел получаем, что

(Q )( P)      ∑n  ∑k  pi−1 qj−1-
 -P   Q- = (− 1) i=1 j=1 2   2

Значениие степени − 1  зависит от чётности показателя, то есть нам нужно доказать, что

∑n k∑ pi−-1qj −-1≡ P-− 1Q-−-1 (mod 2)
i=1j=1  2    2      2   2

Для нечётных a, b  заметим, что a−21+ b−21≡ ab−21(mod 2)  (можно явно проверить, рассмотрев остатки по модулю 4:  при равных остатках с обеих сторон получится 0,  при различных остатках — 1).  Тогда заметим, что в сумме можно вынести pi2−1  за второй индекс суммирования:

∑n k∑ p − 1q − 1  ∑n p− 1∑k q − 1  ∑n p − 1Q − 1
     -i2---j2--=    i2---  -j2--≡    -i2----2-- (mod 2)
i=1 j=1            i=1     j=1       i=1

из нашего тождества. Теперь общий множитель Q−1
 2  можно тоже вынести:

∑n pi− 1 Q− 1 Q − 1∑n pi− 1  Q− 1P − 1
   --2---2--= --2--   -2---≡ -2----2-- (mod p)
i=1                i=1

снова по тождеству. То есть у нас получилось в точности то, что и требовалось доказать:

(  ) (  )
  Q-  P- = (−1)(P−1)(4Q−1)
  P   Q

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!