定理已证明
超度量不等式(强三角不等式)
命题陈述
对任意 x,y∈Qp,都有 ∣x+y∣p≤max(∣x∣p,∣y∣p),并且只要 ∣x∣p=∣y∣p,等号 ∣x+y∣p=max(∣x∣p,∣y∣p) 就成立。
为什么成立?
这正是把 p进世界与普通几何区分开来的决定性特征:它迫使每个三角形都是等腰三角形。若 dp(x,z)=∣x−z∣p、dp(x,y)、dp(y,z) 是三点两两之间的三个距离,那么其中最大的两个必然相等。不存在某条边严格长于另外两条边的 p进三角形——这幅图景在 R 上的普通绝对值中完全没有对应物。
证明思路
记 x=pvp(x)u,y=pvp(y)w,其中 u,w 是 Zp 中的单位元(即 ∣u∣p=∣w∣p=1),不失一般性设 vp(x)≤vp(y),于是 ∣x∣p≥∣y∣p。提出较小的幂:x+y=pvp(x)(u+pvp(y)−vp(x)w)。括号中的项是 Zp 中元素之和,因而本身就是 Zp 的元素,其 p进绝对值 ≤1;于是 ∣x+y∣p≤p−vp(x)=∣x∣p=max(∣x∣p,∣y∣p),不等式得证。若进一步 vp(x)<vp(y) 严格成立(即 ∣x∣p=∣y∣p),则 pvp(y)−vp(x)w≡0(modp),而 u 是单位元,故 u+pvp(y)−vp(x)w≡u≡0(modp) 仍是单位元;因此恰好 ∣x+y∣p=p−vp(x),等号成立。