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数学 / 高斯算术研究 / Art. 125-129

10 · 通向一般互反律的准备

praeparatio / inductio / character quadraticus

准备 / 归纳 / 二次特征。

The special cases motivate a general rule relating the quadratic characters of p modulo q and q modulo p.

若干特殊例子推动出一般规则:p 模 q 与 q 模 p 的二次特征彼此相关。

高斯在这里从表格和归纳走向定理。读者要注意,互反律不是“对称”那么简单;当两个素数都为 3 mod 4 时,会出现唯一的反号例外。

分步证明Step-by-step proof
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  1. 先固定一个奇素数 q,研究哪些 p 使 q 为模 p 的剩余。

  2. 再把观察到的类规律整理成 p 与 q 互换的陈述。

为什么 p 与 q 都为 3 mod 4 时需要小心?

因为二次互反律在这唯一情形下变号:p 对 q 的剩余性与 q 对 p 的剩余性相反。