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定理已证明

二次互反律

命题陈述

对不同的奇素数 p,qp,q,有 (pq)(qp)=(−1)p−12⋅q−12\left(\dfrac{p}{q}\right)\left(\dfrac{q}{p}\right) = (-1)^{\frac{p-1}{2}\cdot\frac{q-1}{2}},其中 (⋅⋅)\left(\dfrac{\cdot}{\cdot}\right) 表示勒让德符号。

为什么成立?

它把两个看似无关的问题联系起来——pp 是否是模 qq 的完全平方,以及 qq 是否是模 pp 的完全平方——表明它们几乎总是一致的,只有当两个素数的余数都是 33(除以 44 时)才不同。

证明思路

高斯一生给出了多个不同的证明。一种经典途径(艾森斯坦式)用高斯引理把每个勒让德符号表示成由计数某些剩余确定的符号,再用两种不同方式对一个矩形内的格点计数;通过矩形关于其中心的几何对称性,两种计数结果相匹配,由此得到互反律公式。

提出者

证明者

用到此定理的主题

相关定理

分步证明

该定理暂无分步证明。

参考文献

  1. Carl Friedrich Gauss (trans. Arthur A. Clarke) (1986). Disquisitiones Arithmeticae · DOI:10.1007/978-1-4939-7560-0
  2. Kenneth Ireland, Michael Rosen (1990). A Classical Introduction to Modern Number Theory · DOI:10.1007/978-1-4757-2103-4