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数学 / 高斯算术研究 / Art. 130-134

11 · 二次互反律的陈述

theorema fundamentale / reciprocitas quadratica / symbolum Legendre

基本定理 / 二次互反律 / 勒让德符号。

For distinct odd primes p and q, the Legendre symbols satisfy (p/q)(q/p)=(-1)^(((p-1)/2)((q-1)/2)).

对不同奇素数 p、q,有 (p/q)(q/p)=(-1)^(((p-1)/2)((q-1)/2))。

这就是二次互反律的现代压缩写法:除非 p 与 q 都是 3 mod 4,否则“p 是 q 的平方剩余”和“q 是 p 的平方剩余”同真同假;若二者都为 3 mod 4,则一真一假。

分步证明Step-by-step proof
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  1. 先把“a 是模 p 的二次剩余”记成 (a/p)=1,非剩余记成 -1。

  2. 互反律说明交换 p 与 q 时符号如何变化:只有双 3 mod 4 才变号。

用互反律判断 7 是否为模 11 的二次剩余。

7≡3 (mod 4),11≡3 (mod 4),所以变号。(7/11)=-(11/7)=-(4/7)。4 是模 7 的平方剩余,所以 (7/11)=-1,7 不是模 11 的二次剩余。

本 unit 只陈述二次互反律并演示读法,不收完整证明。issue 53 明确把完整证明放到 M5+,因此这里不伪装成已完成证明。