Otázka:
Jak a kde byla před Gaussem formulována představa primitivního kořene?
Jack M
2015-02-10 19:51:12 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Gauss připisuje Eulerovi (a myslím, že i dalším), že věděl o existenci primitivních kořenů. Jak tito předchůdci Gausse zformulovali představu primitivního kořene bez konceptu shody? V čem funguje a v jakém kontextu? Zejména vzhledem k tomu, že pojem primitivní kořen se mi zdá docela nepřirozený, pokud nemáte představu o shodě (myslím, že nejkratší definice, na kterou si myslím, je „číslo $ a $ takové, že pro každý možný zbytek $ r $ existuje celé číslo $ n $ takové, že $ a ^ n $ je o $ r $ více než násobek $ p $ "), co vedlo Eulera a další před gaussovské matematiky k tomu, aby zvážili takový koncept?

Jeden odpovědět:
Conifold
2015-02-11 01:01:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Podle Dicksonovy historické knihy Lambert v roce 1769 jako první pochopil koncept tvrzením, že pro všechny hlavní $ p $ existuje číslo $ g $ takové, že $ g ^ {p-1 } -1 $ bylo dělitelné $ p $, ale $ g ^ e-1 $ nebylo pro žádný $ 0<e<p-1 $. Euler vytvořil termín „primitivní kořen“ v roce 1773, když se v roce 1773 pokoušel dokázat Lambertovo tvrzení, ale jeho důkaz měl chybu. Uvedl také primitivní kořeny pro prvočísla do 41, ale poznamenal, že nemá obecný způsob, jak je najít. Lagrange dal výsledek o polynomech v roce 1777, který vyplňuje mezeru, a Lagrange v roce 1785 spojil primitivní kořeny s kořeny jednoty, kde koncept vzniká velmi přirozeně.

Samotný Gauss byl částečně motivován kořeny jednoty, protože chtěl dokázat, že určité polygony jsou konstruovatelné, když primitivní kořen jednoty lze vyjádřit pouze pomocí odmocnin. Gauss pouze definoval kongruence v jejich moderní podobě v Disquisitiones Arithmeticae (dokončeno v roce 1798, ale publikováno až v roce 1801), kde pro prvočísla poskytl dva důkazy o jejich existenci.

Jeho práce na pravidelných polygonech není důvod, proč se zajímal o primitivní kořenové modové prvočísla. Je to jeho práce na * desetinných místech *, která ukazuje důležitost primitivních kořenů: pro všechny prvočíselné $ p $ jiné než $ 2 $ nebo $ 5 $ je délka období desítkové expanze pro $ 1 / p $ řádově $ 10 \ bmod p $ , takže tato délka období je maximálně $ p-1 $ (ve skutečnosti rozděluje $ p-1 $) a může to být $ p-1 $ právě tehdy, když $ 10 $ je primitivní root mod $ p $. To je důvod, proč Lambert před Gaussem chtěl vědět, jestli vždy existuje nějaký primitivní kořenový mod $ p $. Viz https://hal.archives-ouvertes.fr/halshs-00663295/document.
@KCd Nice, nevěděl jsem o desetinných místech. Jedno však nevylučuje druhé. Přibližně ve stejné době (1796) pracoval na nepopsatelných polygonech, což se podle jeho slov týkalo „intenzivního zvažování vztahu všech kořenů k sobě navzájem na aritmetickém poli“, tj. Ve shodě. Konstrukce polygonů přímo souvisí s nalezením primitivních kořenů „na aritmetické půdě“. http://www.jstor.org/stable/2972265?seq=1#page_scan_tab_contents
Jistě, konstrukce pravidelných polygonů pomocí neoznačeného pravítka a kompasu souvisí se složitými kořeny jednoty, ale nechápu, proč s tím souvisí fenomén primitivních kořenů v * modulární aritmetice * (zejména modulo prvočísla). V každém případě byla otázka, proč se pojem primitivní kořenové modové prvočísla objevil před Gaussem a studium období v desítkovém rozšíření racionálních čísel bylo jednou motivací.
@KCd Primitivní kořenové modulo a prvočíslo je potřeba k vytvoření kvadratických rovnic (z tzv. Gaussových období), které vyjadřují cyklotomické kořeny prostřednictvím vnořených odmocnin, když je prvočíslo ve tvaru $ 2 ^ m + 1 $, viz náčrt Gaussova důkazu v $ \ S $ 5 z http://journals.cambridge.org/download.php?file=%2FPEM%2FPEM28%2FS0013091500034866a.pdf&code=b7498e6e326c0545892e95a86818a91cGauss dává konstrukci v sekci VII primitivních kořenů III v sekci Disquisitiones Arithmeticae .
@KCd prosím zvažte psaní vlastní odpovědi: Vypadá to, že máte k tomuto problému něco zajímavého! :)


Tyto otázky a odpovědi byly automaticky přeloženy z anglického jazyka.Původní obsah je k dispozici na webu stackexchange, za který děkujeme za licenci cc by-sa 3.0, pod kterou je distribuován.
Loading...