多义算术
(2006-02-06) Z轴 对 :p-adic整数环
如果允许无穷多个基数-p数字,整数会变成什么样。 动机: 所谓的“二的补码”二进制计数允许表示 符合正数加法规则的负整数。 例如,考虑以下总和,其中比特的传播“被携带” 从右向左取消 从第一个开始无限多个位 加数 。
...111111111111111111111111111111010 + 110 = 0 作为 第二 加数是二进制表示 整数6的 第一 加数必须 表示-6。在计算机中使用此的有限版本, 其中,预定数量的比特 (例如。, 32位 ) 组成一个 单词 ,按照惯例 最左边的一位 单词 代表左边无限多的相似位。
类似地,这里有三个相同的项,在基数5中加起来等于1:
...131313131313131313131313131313132 +。。。 131313131313131313131313131313132 +。。。 131313131313131313131313131313132 =1 如果这有任何意义的话,“…13131313132” 因此应该是 三分之一 基数为5的单位 好吧,对这些事情有一个合理的定义:
定义和基本属性:
对于 技术原因 , 计数基数通常选择为质数p 这样的物体就叫做 p-adic整数 :
A类 p-adic整数 是一系列残留物 一 n个 模 第页 n个 (n>0)其中 一 n+1 与…一致 一 n个 模p n个 。
数量 一 n个 被称为 n阶剩余 这样一个p-adic整数。 普通整数N (也称为 有理整数 在这种情况下) 是的特例 p-adic整数,其n阶剩余仅为n mod p n个 。
定义了两个p-adic整数的和(或积) 作为p-adic整数,其n阶剩余是 两个操作数的n阶剩余。 模块化算法 然后确定 p-adic整数构成a 戒指 。
p-adic整数环是 不 可数的 . (0到1之间的实数的每个基数-p展开都对应于 p-adic整数。 几乎所有的雷亚尔都只有 一 这种扩张; 很多人都有 二 .)
可逆p-adic整数:
p的素性确保了 是不是 零除数 在这个圈子里 (即,两个非零p-adic整数的乘积不能为零)。 如果 一 1 非零, p-adic整数A=( 一 n个 ) 据说是 可逆的 因为它 有一个倒数,也是一个p-adic整数。 ( 提示 :在这种情况下, 一 n个 具有反模p n个 .)
亨塞尔引理 | 库尔特·亨塞尔 (1861-1941)
Hensel引理与p-adic数 (14:20) 哈普雷特·贝迪 (2016-05-21).
定义的p-adic整数 (14:20) 哈普雷特·贝迪 (2016-07-09).
(2006-02-11) 术语: 多进制整数
当考虑复合基数(或不假定为素数的基数)时 作者喜欢使用符号g作为基数,并讨论 g-adic 整数。 常见的希腊语 科学前缀 可用于:
g(或p)
2 三 5 6
7 10 11
g-adic
二元的 三元的 五边形的 六边形的
七元的 十年的 十一进制的
当g是 素数p(4,8,9,16,25)的幂 ... ) 因为相应的集合与p的集合同构。
当p的值不相关时,最好说 第页,共页 多进制整数 而不是 p-adic整数 (或同时 多元数 而不是 p-adic码 数字 ). 同样,我们谈到 多边形 而不是 n个gons 除非 n的值 在相邻表达式中显式使用。
到目前为止,数学家们忽略了这个恰当的用法。 不幸的是,我自己偶尔也会为此感到内疚: A适当 标题 这本文章集 应该是 多义算术 。
(2006年02月09日) 如果p不是素数呢? 处理 零直径护目镜 。
十进制示例出现在 下一篇文章 , 其可以首先被读取。 素数基数为p时,非零的乘积 p-adic整数 永远不会 零(这就是为什么 这个 p-adic数 可能)。
复合基数(g)不是素数的幂 (包括 十进制的 编号) 我们没有这样的运气: 存在 零直径护目镜 必须时刻牢记 (在一个环中 零维镜 是, 根据定义,非零元素与某个非零元素的乘积为零)。 以下是一些明确的示例 零直径护目镜 在g-adic整数中。
如果基数不是素数的幂,则可以表示 作为两个因素(p和q)的乘积 两者都不分彼此 .以下残留序列 然后定义两个乘积为0的非零g-adic整数(u&v):
单位 n个 =q 对 n个 模数(pq) n个 [注意u 对 =u] v(v) n个 =p q个 n个 模数(pq) n个 [注意,v q个 =v]
在 下一篇文章 , 使用一致的符号,在十进制(p=2,q=5)中使用 更实用的方法 以确定两个序列都正确定义pq-adic整数 (位于 在上面 感官)。 我们可以 然后 看到uv=0,尽管两个因子都不消失。
如图所示 下一个 十进制(g=10) 即使是简单的二次方程,如果存在 周围的零度护目镜。。。
x个 2 =0从未有 g-adic整数的非零解 (因此,方程式(x- 一 ) 2 = 0 只有一个解决方案)。 没有(非零) 幂零的 g-adics; 非零g-adic整数的幂从不为0 ( 提示 :克 千牛顿 |x个 n个 k个 表示g n个 |x个 n个 ).
一般来说,P(x)Q(x)和P(x k个 Q(x) 在g-adic整数中具有相同的根 ( 提示 :后者除以[P(x)Q(x)] k个 ).
(2006-02-09) 10-adic整数 (十进制整数,或 十进制 ) 一些娱乐 十进制的 奥克拉。。。 与一起玩 零直径护目镜 。 让我们考虑一个递归定义的十进制余数序列 (5, 25, 625, 0625... A007185号 ) 其确定10个adic(或 十年的 )整数u:
单位 1 = 5 单位 n+1 = (u) n个 ) 2 10年款 n+1
对n的归纳可以表明 单位 n+1 确实是这样的 k 10个 n个 +u个 n个 ( 提示 :2ku n个 是10的倍数)。 此外,由于它的所有连续十进制残差验证了以下内容 等式,u本身也是; u是 幂等的 。
x个 2 =x
在一个 幺正环 , 方程系数为x(x-1)=0 所以,如果没有 零直径护目镜 , 只有 二 解决方案 (0和1)。 实际上, 有 四 10-adic溶液。 如果x是解,那么(1-x)也是解。 ( A016090型 )
0 = ... 00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 1 = ... 00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001 u=。。。 62166509580863811000557423423230896109004106619977392256259918212890625 1-u=。。。 37833490419136188999442576576769103890995893380022607743740081787109376
为了验证这一点, 拿起计算器,输入任意一个非平凡解的最后n位数字。 方形 那个 获得一个数字 其最后n个数字相同。 或者,将事物乘以它的“前身”(以结尾 要么。。。 890624或。。。 109375),然后得到一个以n个零结尾的数字。
类似地,尽管方程x 2 = 1 可以作为(x-1)(x+1)=0的系数 它有 四 十进制溶液 (如果x是解,那么-x也是解)即:
1 = ... 00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001 1-2u=。。。 75666980838272377998885153153538207781991786760045215487480163574218751 2u-1=。。。 24333019161727622001114846846461792218008213239954784512519836425781249 -1 = ... 99999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999
x的十次解 3 =x。 被称为 三形的 . 其中有9个,包括 全部的 以上各项中: 0、1、1-2u、u-1、u、-u、1-u、2u-1、-1。
x个 2 +1=0没有解决方案 (因为没有 模 100)但 x(x 2 +1) =0有两种解决方案 (除0之外)以十进制整数表示:
v=。。。 06862593839649523223304553032451441224165530407839804103263499879186432 -v=。。。 93137406160350476776695446967548558775834469592160195896736500120813568
每个这样的解决方案验证x 5 =x (当它生成x(x 2 +1) (x) 2 -1) 消失)。 这表明了以下n阶残差的递归定义 v(十进制整数的一个恰当定义,每当 v(v) 1 偶数)。
v(v) 1 = 2 v(v) n+1 = (v) n个 ) 5 10年款 n+1
我们可以注意到uv=0和u=1+v 2 . 用娱乐数学家的行话来说 x个 5 =称为x 五态的 . 有 15个五态十进制整数, 包括所有 三形癸烷 :
0 = ... 00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 1 = ... 00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001 1-2u=。。。 75666980838272377998885153153538207781991786760045215487480163574218751 v=。。。 06862593839649523223304553032451441224165530407839804103263499879186432 -u-v=。。。 30970896579486665776138023544317662666830362972182803640476581907922943 u-v=。。。 55303915741214287777252870390779454884838576212137588152996418333704193 u-1=。。。 62166509580863811000557423423230896109004106619977392256259918212890624 u=。。。 62166509580863811000557423423230896109004106619977392256259918212890625 -u=。。。 37833490419136188999442576576769103890995893380022607743740081787109375 1-u=。。。 37833490419136188999442576576769103890995893380022607743740081787109376 -u+v=。。。 44696084258785712222747129609220545115161423787862411847003581666295807 u+v=。。。 69029103420513334223861976455682337333169637027817196359523418092077057 -v=。。。 931374061605047677669544696754855877583446959216019589673650010813568 2u-1=。。。 24333019161727622001114846846461792218008213239954784512519836425781249 -1 = ... 99999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999
如果x n个 =x 的 一些 整数n大于1 x被称为 多态的 . 令人惊讶的是 全部的 多态10-adic整数是五态的。。。 因此,唯一的多态10-adic整数就是上面列出的15个十进制!
现在让我们考虑一个因子 一元论的 十进制整数的二次方程:
(x)- 一 )(x)- b条 ) = 0
由于4不是十进制整数中零的除数(读者可能想 证明一个普通整数在 多元的 整数) 一个 相等的 通过乘以4并重新排列得到:
[2x-( 一 + b条 ) ] 2 ==========================================================================( 一 - b条 ) 2
A类 足够的 保持这种状态的条件是 2倍=( 一 + b条 )+年( 一 - b条 )其中y 是上面列出的四个“统一平方根”之一 (即1,-1,1-2u,2u-1)。 这产生了四个方程,其中我们可以取消因子2 (我们可以这样做,因为2不是零的除数 在十年整数中)。 通过这种方法,我们得到了x的以下四个解,它们通常是不同的 (如果 一 = b条 并且可能只产生两个值 在特殊情况下,如 b条 = 一 +ku)。
一 , b条 , 单位 一 +(1-u) b条 , (1-u) 一 +u个 b条
例如,x 2 +x+8=0没有真正的解, 但有四个十年的:
w个= ...846001309162982116098126825854038627744656299971933409202632873031 u-1+(2u-1)瓦= ...819351433154332034684514552613602518954295770465438321601810486343 -u+(1-2u)w= ...180648566845667965315485447386397481045704229534561678398189513656 -1周= ...153998690837017883901873174145961372255343700028066590797367126968
上述方法 失败 对于二次方程 其超前系数为 不 可逆的 . 例如 x(5x-1)=0只有一个非零解:
u/5=。。。 12433301916172762200111484684646179221800821323995478451251983642578125
注意u可以被5的任意幂整除 (自(u/5)起 n个 =单位/5 n个 ) 就像是 1-u可以被2的任意幂整除 (自((1-u)/2) n个 =(1-u)/2 n个 ).
为了求解方程x(5x-1)=0,我们可以注意 等于5x(5x-1)=0(等于5 不是零的十进制除数)。 所以,我们有5x=y 其中y是 上述 方程式 y(y-1)=0。由于其中只有两个可以被5整除,因此原始值 方程式只有两个宣传的解(0和u/5)。 在 领域 十进制数 (已引入 在下面 对于素数基数的通常情况)5具有倒数 (即:0.2)和x(5x-1)=0有4 解决:
0 = ... 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 u/5=。。。 3301916172762200111484684646179221800821323995478451251983642578125 1/5 = ... 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000.2 (1-u)/5=。。。 6698083827237799888515315353820778199178676004521548748016357421875.2
非零(10-adic)解 n x个 2 =称为x n-自形 . 如果定义了,则每个表达式1/n、u/n和(1-u)/n给出其中之一。 即0、1或3 n-自守10-adic整数 , 取决于什么 GCD公司 (n,10)是:
全球气候变化大会 (n,10)
1 2 5 10
n-自形 十进制整数
1/n个 不适用 (1-u)/个
(1-u)/个
u/n(无)
没有人
在 更广阔的领域 第页,共页 十进制数 (允许小数点右侧有有限多个数字) 每个非零[普通]整数n都有一个倒数 (1/n)和方程式 n x个 2 =x 总是 有4种不同的解决方案:
0、1/n、u/n和(1-u)/n
多项式方程的这种额外解很有趣,但 笨重的 . 他们只考虑了 首要的 基数p.周期。
(2011-09-15) J.A.H.Hunter(1902-1986)的十年拼图
10-adic方程启发了许多娱乐数学家。。。 这个 在上面 可以用来理解以下模式:
9 7 27 37 1755 937 7049 5937 25829 35937 225707 335937 17431943 9335937 7477569 19335937 203950881 319335937 10714535711 7319335937 119565594194 77319335937 1539378434417 877319335937
= 2 x个 7 2 - 1 = 2 x个 37 2 - 1 = 2 x个 937 2 - 1 = 2 x个 5937 2 - 1 = 2 x个 35937 2 - 1 = 2 x个 335937 2 - 1 = 2 x个 9335937 2 - 1 = 2 x个 19335937 2 - 1 = 2 x个 319335937 2 - 1 = 2 x个 7319335937 2 - 1 = 2 x个 77319335937 2 - 1 = 2 x个 877319335937 2 - 1
这个例子是 归功于数学专栏作家 J.A.H.亨特 (1902-1986)。 它只是 一 方程的十次解:
x=2 x 2 - 1
这个方程有两个解 模 10 (即1和7),其中 种子 中的两种不同解决方案 十进制整数 ,即1和a 非平凡解h与上述一致。 在更广泛的背景下 十进制数 , 有 二 其他解决方案。。。 (尽管 p-adic数 是 通常引入 只有当 基数p是 首要的 ). 这4种解决方案是:
1 = ... 000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001 h=。。。 249764371295716500836135134846344163506159929966088384389877319335937 ½-h=。。。 75023562870428349916386486515365583649384000700733911615610122680664063.5 -½ = ... 999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999.5
虽然h可能具有最好的娱乐价值 的 J.A.H.亨特 , (½-h)是一个很容易被忽视的接近秒! 例如:
30101090670 122680664063.5 = 2 ( 122680664063.5 ) 2 - 1
Futility壁橱(2011-09-13) 数学注释#93 格雷格·罗斯。 将谜题归因于J.A.H.Hunter。 数学少旅行(2011-09-14) 好奇心 作者:Brent Yorgey ( 反向链路 通过Matt Gardner Spencer)。
詹姆斯 阿尔斯通希望猎人 (1902-1986) " 数字乐趣 " 牛津大学出版社(1956)和多佛(1965)
(2006-02-06) 问 对 :p-adic数域 (对于任何 首要的 第页)
p-adic数是1897年由 库尔特·亨塞尔 (1861-1941). 这个 领域 p-adic数的 戒指 p-adic整数的什么 有理数域指向普通整数环: 更准确地说 p-adic数构成 商域 环的 p-adic整数 。
商字段 不能 被建造 带有一个包含 零除数 , 这使得p是素数的幂。 在不失通用性的情况下 我们假设p是素数(因为用任意 p的幂与我们得到的同构(p本身)。 任何非零p-adic整数的形式都是 米 , 其中A是 可逆的 p-adic整数 (对于可逆p-adic整数本身,m为零)。 The 商 构造引入p的幂的倒数 我们可以称之为 消极权力 第页,共页。
因此,不可逆p-adic整数的逆是可逆的乘积 p-adic整数乘以a 消极的 p的幂 因此,作为p-adic整数的商 全部的 p-adic数的简单形式如下,其中m 可以 为负数:
¥
å q个 我 对 我 其中 q个 我 位于{0,1,2…p-1}中 i=米
当它有无穷多个非零项时, 这个和只根据一个度量收敛,对于这个度量 p是 小的 。提供了这样的度量 在下面 , 这使得字段Q 第页 完成 (即,每 柯西层序 会聚在里面)。
假设q 米 非零,即上述p-adic和的p-adic度量 是p -米 。
(2006年2月17日) 两个p-adic数的初等除法
就像平常一样 长除法 ,仅向后。。。 让我们逐步计算7分为1的十年除法:
1/7 = ... 57142857142857142857142857142857142857142857142857142857142857142857143
在下面列出的每个步骤中,我们都面临一个“余数”。 必须找到一个新的数字,该数字的乘积是除数(本例中为7) 最后一个数字与余数的最后一个非零数字相匹配(带下划线)。 然后从余数中减去该乘积,得出 下一步的新余数。。。
剩余项: 1 2 1 =7 x 3 ...999999999 8 0 2 8 =7 x 4<-+ ...99999999 7 00 7 =7 x 1| ...9999999 9 000 4 9 =7 x 7| ...999999 5 0000 3 5 =7 x 5| ...99999 6 00000 5 6 =7 x 8| ...9999 4 000000 1 4 =7 x 2| …999 8 0000000 2 8 =7 x 4--+ 商=。。。 285714 3 = ... 2857142857142857143
按照惯例,带有 静脉 上面代表 无数次重复那个字符串。
请注意,可能并不总能找到令人满意的“下一个数字” 十进制 (零维,如 上述 u和v, 没有乘法逆)。 然而,当基数为 首要的 , 这是我们通常的假设。
当基数不是素数幂时,上述算法会模糊地进行除法 将零维数转换为其倍数之一 (如果uv=0,将ux除以u可以得到许多值,包括任意y的x+yv)。 有一个 更快的方式 计算 p-adic整数的倒数,即 最容易理解的是 p-adic度量 我们稍后会介绍。
(2012-10-29) 上横线符号
对于p-adic和有理数都是一样的。 正如在 上一节 , 在p-adic数扩展到 代表数字串的无限多次重复 绑定 。
这与 传统上使用 对于普通分数。 我们只是区分p-adic数和 将省略号(…)放在左边的有理数 前一种情况下的重复字符串。 overbar右侧的省略号 对于有理数是可选的,但建议使用(为了可读性) 在任何讨论中,如本次讨论,p-adic和有理数共存。 示例:
1/7=。。。 285714 三 1/7 = 0. 142857 ...
过棒可能跨越小数点:
100/7 = 14.2857 ...
我发现的唯一一款袖珍计算器显示的结果带有overbars 是卡西欧的 ES计算器 . 卡西欧决定避免超过小数点 以不总是显示尽可能短的表达式为代价。 因此,在上一个示例中,Casio显示的结果是:
100/7 = 14. 285714 ...
为了节省空间,袖珍计算器不显示终止省略号 在排除p-adic数的情况下是多余的。。。
其他几个发人深省的例子:
... 14.2857 = (... 142857 .3 - .3)/10000 = (1/70-3/10)/10000 = -1/35000 2/19 = 0. 105263157894736842 ... -2/19 = ... 105263157894736842
3/29 = 0. 1034482758620689655172413793 ... -3/29 = ... 1034482758620689655172413793
我们将 很快 使用所提供的基本工具解释这些模式 下一个 。
(2006-02-06) p-adic度量 |x个| 对 有理数x:
如果非零有理数用最低项表示为 x=p n个 ( 账户 ) 那么,根据定义,|x| 对 =p -n个 . (我们还定义|0| 对 = 0 .) 该估值于1913年由 约瑟夫 库尔夏克 (1864-1933).
例如: | 12 / 7 | 2 = ¼ | 12 / 7 | 7 = 7 | 12 / 7 | 5 = 1
理性并非如此 完成 关于这个度量。 关于p-adic度量的有理数的完成 (基于等价类 第页,共页 柯西序列 ) 是上面提到的吗 p-adic数域 。
这种方法可以解释为 分析的 p-adic数的定义, 我们已经介绍过了 代数地 作为 商域 p-adic整数的 和 正式地 表示为对象 位置计数 基数p的 如果基数点的左边允许无限多个数字 但它右边只有有限多个非零数字。。。
度量和拓扑属性:
在场或环中 标量范数 (或 估价 )是非负[实]函数 || 仅在零处消失,即 乘法的 (即|x.y|=|x|.|y|) 并遵守 三角不等式 |x+y|≤|x|+|y|。 上述p-adic度量就是这样一种规范。
“矢量” 规范 ||.|| 在上 向量空间 在一个被赋值的领域| 必须满足关系||x V||=|x||| V||。 A类 距离 是非负[实]对称的 二元函数只消失 当其参数相等时,满足 三角不等式 :
d(x,z)≤d(x,y)+d(y,z)
距离据说是 超测量的 如果它服从更强的不等式:
d(x,z)≤最大值(d(x,y),d(y,z))
p-adic距离(和/或p-adic范数)恰好是超度量的。
距离通常来源于规范(尽管不一定如此) 通过关系d(x,y)=x-y(或d(x、y)=x-y)。 在这种情况下,术语“距离”、“标准”和“公制”基本上是指 用于同一事物,并且在某种程度上可以互换使用。 半径为R的[闭合]球是以下所有点的集合 距离给定点的距离最多等于R。 使用p-adic度量,两个半径相同的球 要么不相交,要么完全相同!
1916年, 亚历山大·奥斯特罗斯基 (1893-1986)表明,只有三种方法可以定义字段上的绝对值 有理数:
平凡的绝对值 (0表示零参数,否则为1)。 上升到正指数 小于或等于一 标准绝对值(本身等于匹配其中一个的非负数 论点或相反)。 提高到固定正指数的幂 p-adic度量 。
(2006-02-19) 快速简便的计算 p-adic倒数 :
p-adic乘法逆是简单序列的极限, 其收敛性最好根据 p-adic度量 。 考虑一个 p-adic数 以标准形式 一 对 米 ,其中 一 是一个 可逆的 p-adic码 整数,其倒数( 乘法逆 )是 (1 /一个 )第页 -米 ,其中1 /一个 可以有效计算 通过逐次逼近 :
| 1 /一个 -x个 1 | 第页 < 1 和 x个 n+1 = ( 2 - 一 x个 n个 )x个 n个
这是以下近似序列中最简单的情况(k=2) (对于正整数k) 其中右侧实际上是一个多项式函数 第页,共页 一 和x n个 (该 被减数 取消 这个 减数 的第一学期)。
| 1 /一个 -x 1 | 第页 < 1 和 x个 n+1 = (1 /一个 ) - 一 k-1型 (1 /一个 -x个 n个 ) k个
让我们分析一下这个算法。 首先,因为 一 是 一个 可逆的 p-adic整数,初始条件 简单地说,初始近似的最后一个p-adic数字 必须 是正确的。 对于一个小基数p,通过建立一个倒数表很容易做到这一点 模p(对于单炮,使用试错法)。 对于大p 一 模p可以是 作为 贝佐特系数 (一种方法是追溯欧几里德算法的步骤)。
现在,观察一下(因为| 一 k-1号机组 | 对 = 1) 数量|1 /一个 -x个 n个 | 对 每次迭代都精确到k的幂 增加n。
因此,正确位数 每一步乘以k。。。 在最简单的过程中(如前所示,k=2) 每次迭代正确位数加倍, 只需两次模乘的费用!
如果 一 n个 和 b条 n个 余数是模p n个 第页,共页 一 及其倒数,则:
1 = 一 1 b条 1 模块p b条 2个 ================================================================================== ( 2 - 一 2个 b条 n个 ) b条 n个 模块p 2个
(2012-10-30) 分数的基数-g与g-adic表示。
有理数也存在于 p-adic数 。 让我们回到我之前承诺要阐明的“巧合”:
2/19 = 0. 105263157894736842 ... -2/19 = ... 105263157894736842
3/29 = 0. 1034482758620689655172413793 ... -3/29 = ... 1034482758620689655172413793
在有理数的(普通)领域中,1/q的十进制展开式(其中q为正 有理整数)形成一个周期字符串 基本周期 是n位整数P。 n是最小的正整数,等于10 n个 -1是q的倍数。 使用 卡迈克尔的 λ 功能 , 我们可以说长度n是 我 (q) 它本身就分裂了 (f) (q) 的 Euler totient公司 第页,共页。 周期P由以下公式给出:
P=(10 n个 -1) / q个 它确实产生: 1 / q=P / (10 n个 -1) = 0. P(P) ...
另一方面,在十进制整数领域。。。 P(P) 代表:
P(1+10) n个 + 10 2个 + 10 3个 + 10 4个 + ... )
十进制 米制的 制作括号内的系列 收敛 至1/(1-10 n个 ).
-1 / q=P / (10 n个 -1) = ... P(P)
(2011-09-20) 多项式p的p-根
如何将模p的根转换为p-adic根。
示例:求解x 2 +p-adic整数中的1=0。
该方程的根模为 奇数素数 p当且仅当p 等于1模4 建立这种关系的一种方法是将所有p-1非零元素划分为 {x,-x,1/x,-1/x}形式的集合。
有k个这样的不相交集,有4个不同的元素,一个集由 x的两个根{-1,+1} 2 -1. 可能还有另一个 两个元素的集合,由x的根构成 2 +1. 如果p-1是4k+4,则必须存在此类根,否则(p-1=4k+2) 他们不能。
特别是x的模5的根 2 +1 是两个残基2和3 下面给出的一般推理表明,一个根是五元整数i 其残留物i n个 模5 n个 迭代定义为 如下(另一个五边形根当然是-i):
我 1 = 2 我 n+1 = {我 n个 +[(i) n个 ) 2 +1]}模块5 n+1
我= ...00301131300030330421304240422331102414131141421404340423140223032431212 -我= ...44143313144414114023140204022113342030313303023040104021304221412013233
在十三进制中,两个根是 …A67B41505474036C688101550155和 ……26518B7C7858C960644BCB77CB78(字母 A、 B、C支架分别用于 数字 十、十一、十二)。
琐事: 上面的第一个被称为“ABC”13-adic整数,因为 有点不太可能的事实( 先验的 ,27分之一的机会) 以一定的精度(这里是28位数字)A、B和C 只出现一次,按字母顺序。 这个 可能性 这将以28位数的精度发生 最右边的数字是 400分之一的机会 (精确地说,C(27,3)10 24 /2013年 27 ). 该模式还能维持5位数(892.7中的概率不到1): ABC=。。。 6A69555A67B41505474036C688101550155
13-adic整数可以定义如下:
我 1 = 5 我 n+1 = {我 n个 +9[(i) n个 ) 2 +1]}模块13 n+1
为了证明这是一个13进制整数的收敛定义,我们只需要 观察到如果我们替换 我 n个 通过我 n个 +13岁 n个 对于任何k。 事实上,这种替换将上述花括号转换为:
我 n+1 ===================================================================== 我 n个 +9[(i) n个 ) 2 + 1 ] +13岁 n个 [1+18英寸 n个 +k 13 n个 ]
第二个括号可以被13整除,因为它的模13与:
1+18英寸 1 = 1 + 18 . 5 = 91 = 7 . 13
一般来说,如果我 1 是x的根模p 2 +1, p-adic整数中多项式根的第n个残数可以是 递归定义如下:
我 n+1 = {我 n个 +b[(i) n个 ) 2 +1]}模块p n+1
其中b= 挡板 ( -2个 1 ,第页)
不用说,这样定义的p-adic整数验证了以下等式, 这样括号(我们的原始方程)就消失了:
x=x+b[x 2 + 1 ]
相反,任何p-adic根都是通过这种方式获得的。 因此,有很多p-adic 根,因为存在模p的根(即0或2,如上所述)。
(2012-08-18) 有理数上的实向量空间和p-adic向量空间。
没有(重要的) 连续的 两者之间的线性映射。 这个 领域 有理数(由普通整数的比率组成) 是字段的子字段 实数。 也是字段的子字段 问 对 的 p-adic数 如上所述。 这两者也可以考虑 向量空间 在田野上 (即,理性是 标量 ,没有其他内容)。 这个 维 任何一个空间都是无限的。
关于有理数的标度,让我们考虑一个线性函数 (f) 从p-adic数到reals。 因为零是任何线性的零的图像 函数,关于零的连续性意味着:
“e > 0, 美元 > 0, " x个 Î 问 对 , (|x| 对 < 一 ) Þ ( | (f) (x) |< e(电子) )
这在x=y p时失败 n个 对于足够大的n 除非 (f) (y)=0.提示:
|x个| 对 =|年| 对 / 对 n个 和 (f) (x) =p n个 (f) (年) (通过线性超过 )
因此 (f) 对于每个p-adic数y,(y)=0。
相反,线性函数在0处的连续性 克 从实数到p-adic数意味着:
“e >0中 美元 > 0, " x个 Î
, (|x|< 一 ) Þ ( | 克 (x)| 对 < e(电子) )
通过考虑 x=年/月 n个 对于足够大的n 我们可以确定 克 (y)=每一个实y的0 以下是可怕事实的总结:
任何线性图(关于理性) p-adic数和实数之间是 要么处处不连续 或者到处都是零。
我们使用的事实是,赋范空间上的线性映射在 任何指定点当且仅当它在零点(原点)连续。
(2006-02-07) Helmut Hasse的 本地-全球 原理
实数和 全部的 p-adic域适用于有理数。 一个给定类型的方程被称为服从 哈斯原理 当每 实例对理性有一个解决方案当且仅当它有一个真正的解决方案时 以及任意素数p的p-adic数解。
1920年10月 赫尔穆特·哈塞 (1898-1979) 在下面工作 库尔特·亨塞尔 , p-adic数的发明者 表明这一原则适用于 二次的 方程,不仅适用于有理数和p-adic数,也适用于任何“全局”字段 与…有关 本地字段 (Hasse-Minkowski定理)。
如果这样的事情是真的 立方体的 方程式,我们可以做肉馅 的 Birch和Swinnerton-Dyer猜想 的 哪个是 克莱数学研究所 已发布 赏金 一百万美元!
哈斯原理 (局部-全局原则) | Hasse-Minkowski定理
S N罗伊 来自印度 (2006-05-08;电子邮件)
旋转数字
是否有一个正整数在其前导数字时值加倍 被转移到右边? [比如12345变成23451。] 没有 这样一个n位整数(n>1)的形式如下 第10天 n-1个 +年 其中d是一个单数字 非零 数字, y是(n-1)位数字,使得:
2(第10天 n-1个 +y)=10年+天 也就是说: [2 ´ 10 n-1型 -1] d日 =8年=2 三 年
由于方括号是奇数,2 3 必须除以其他因子(d)。 作为一个非零的个位数,d必须等于8 因此,y等于括号和 不能 成为 (n-1)-数字,根据需要。 (括号有n个数字;n=2为19,n=3为199,n=4为1999,依此类推)
解决方案可能存在于 非决定性的 编号。 最简单的例子是以5为基数,其中 31是13的两倍(换句话说,16是2乘以8)。
2006年5月8日, S N罗伊 写的: [编辑摘要] 帮助很大,而且响应时间很短! 我感到惊讶和感激 阐述的清晰性。。。 [续 在下面 ]
一般性讨论,对于任何计算基础。。。
让我们借此机会展示一个完整的示例 数学发现过程,其中规则模式 通过研究明显的混沌和 概括特定案例。 出于教育目的,我们已经离开了 全部的 脚手架 过程中实际使用的,包括数值示例。。。
基2中没有解决方案,因为 将非零位放在最右边将生成一个 古怪的 数字,它不能是任何东西的两倍。 对于形式2的基础也没有解决方案 k个 +2 (因为上面给出的参数是十进制的, 对应于k=3)。 我们将看到 后来 ,这些基础是 只有 无法解决的问题 (2, 3, 4, 6, 10 , 18, 34, 66 ... A056469美元 ).
现在,观察一下,如果我们有一个解(比如基数5中的13),我们会得到 另一个 解决方法 将该溶液中的数字连续复制几次: 13、1313、131313等 因此, 超越普通整数 , 另一个解决方案显然是周期5-adic整数。。。 13131313131313. 以g为基数的任何有限解都对应这样一个周期g-adic整数 哪一个是解决方案 的 线性的 x中的方程,只涉及一个参数, 即周期模式的“前导”数字d (上例中d=1),不考虑其长度:
2 x=克x+天
g=5 对于d,我们只有5种可能性(即:0,1,2,3,4)。 每一个都会产生一个5进制整数的唯一解,即:
0、-1/3、-2/3、-1和-4/3
然而,如果我们只对非零感兴趣,我们可以排除d=0 解决。 此外,不需要考虑较大的前导数字(3和4) 总之,因为它们使一个普通整数的两倍有一个额外的数字。。。 现在,情况d=2产生五元数 -2/3 = ... 31313131,其中“2”不是期间的前导数字 (它是 无处 期间内)。 因此,只剩下d=1的可能性,对应 已描述的解决方案系列 (两个数字“13”的有限重复次数) 包含以5为基数的普通整数的所有解。
更一般地说,这种g-adic方法将基于g的问题简化为简单的检查 仅有(g-1)/2例g-adic病例。 以下是小碱基的结果:
通过将数字向左旋转一位而加倍的整数。
基数以十进制表示。 十进制以上的数字为: A=十,B=十一,C=十二,等等。
底座 基本数字模式 (每个可以重复多次)
5
13
7
1254 2541
8
25
9
125 251 376
11
124986 249861 37 498612
12
2497 4972
13
12495BA837、2495BA8371、3712495BA8、495BA83712、5BA8371和249
14
49
15
124936DCA5B8、24936DCA4B81、36DCA5B81249 4936DCA5B812、5B8124936DCA、6DCA5B81 2493
16
249 492 6DB
17
1249 2491 36DA 4912号 5B 6DA3 7FEC公司
19
1248HGEA、248HGEA1、36D7FC5B、48HGEA12 5B36D7FC、6D7FC5B3、7FC5P36D、8HGEA124
20
248HFB 48HFB2 6D 8HFB24
21
1248HE7F9JIGC36D5B, 248HE7F9JIGC36D5B1, 36D5B1248HE7F9JIGC、, 48HE7F9JIGC36D5B12, 5B1248HE7F9JIGC36D, 6D5B1248HE7F9JIGC3、, 7F9JIGC36D5B1248HE, 8HE7F9JIGC36D5B124, 9JIGC36D5B1248HE7F系列
22
48高清8高清4
23
1248HC、248HC1、36D、48HC12、5ALKIE、, 6D3、7F、8HC124、9JG、ALKIE5
24
248HALJF6D, 48HALJF6D2, 6D248HALJF, 8HALJF6D24, ALJF6D248H型
25
1248小时9日36天, 248H9JE36D1, 36D1248H9JE, 48H9JE36D12, 5ALIBNMKG7F, 6D1248H9JE3, 7F5ALIBNMKG(伦敦), 8H9JE36D124, 9JE36D1248H, ALIBNMKG7F5, BNMKG7F5ALI公司
26
8小时
只有3u+2形式的基g才有两位数的解(即ug+2u+1)。
这个两位数的图案是 只有 解决方案,当 g=3 ´ 2 k个 +2 (即5、8、14、26、50、98、194、386、770、1538、3074、6146、, …)因为 十进制大小写 可以修改以证明 前导数字d必须是2 k个 。
对于g=5u+2,我们发现两个四位数模式:(u,2u,4u+1,3u+1) (2u,4u+1,3u+1,u)是唯一的解 如果u=2 k个 (g=7、12、22、42…)
对于g=7 u+2,有3个三位数图案: (u,2u,4u+1),(2u,4mu+1,u)和(3u,6u+1,5u+1)。 这些是唯一的解决方案 如果u=2 k个 (g=9、16、30…)
对于g=9u+2,我们找到了上述两位数的解 (3u,6u+1)和3个其他六位数模式: (u,2u,4u,8u+1,7u+1,5u+1),(2u,4u,8u+1,7u+1,5u+1,u),(4u,8u+1,7u+1,5u+1,u,2u)。 如果u=2,就只有这些了 k个 . (g=11、20、38、74…)
g=11u+2,我们得到: (u,2u,4u,8u+1,5u,10u+1,9u+1,7u+1,3u,6u+1)及其旋转 以“u的倍数”领先。。。
让我们概括所有这些来画出完整的画面:
其值以左旋方式加倍的基本数字模式数 :
底部g=(2m+1)2 k个 + 2, 有 确切地 m个非零解, 每个对应于一个前导数字 d=i 2 k个 , 对于i,介于1和m之间。
证明: 首先,我们注意到一个与我们为 十进制的 案例很容易证明 任何其他前导数字:
我们必须解决 2(d克 n-1个 +y)=g y+d 对于整数y<g n-1个 . 这意味着 [2克 n-1个 -1] d日 =(2米+1)2 k个 年 这意味着d=i 2 k个 (因为方括号是奇数)。 作为正整数i不超过表达式 (2米+1)(克 n-1个 -1) /[2克 n-1个 -1] 它在1到m之间。 相反,每个这样的i只能有一个解决方案 对应于x=-i/(2m+1),它确实是 a(周期)g-adic整数,因为g和2m+1是 互质 . 棘手的部分是检查这个潜在的解决方案 总是有正确的“前导数字”。 为此,我们将建立一个有趣的 明确的 公式 “单位”模式中的数字 (从中导出所有其他解决方案)。。。
在不失一般性的情况下,我们可以假设i=1,因为 其他情况下的g-adic整数是通过将这个基本整数相乘得到的 通过i。
顺便说一句,这些产品的周期可能会更短, 与g=11的情况一样,i=3 (不过,如果2m+1是质数,就不会发生这种情况)。 让你成为2 k个 . 我们有g=(2m+1)u+2 前导数字(d)是u。因此,最右边的数字是u的两倍 u或g+u 但前者被排除在外(即使k>0),因为我们只考虑 i=1, 这使得 最少的 两人领先的可能力量 (如果不涉及携带 在最右边的数字加倍时,向右旋转的模式将是 以较小的二次方领先的解决方案)。 因此,最右边的数字是 d日 0 =(m+1)u+1 周期模式为:
d=d n-1个 =u+0 ... d日 j个 = 一 j个 u个+ b条 j个 ... d日 0 =(m+1)u+1
在这种情况下 b条 j个 为0或1 ( b条 n-1个 为零,也为零 b条 n-2个 除非g=5)。 关键的观察结果是 一 j个 是完全一致的 至2 一 j+1(j+1) 模数(2m+1) 然而 b条 j个 是 等于1当且仅当 一 j个 大于m (是的, 相同的 下标j)。
使用此公式,其有效性如下所示, 我们可以注意到,这个“单位”模式的长度n(以g为基数的最长长度) 只是2的乘法顺序 模(2m+1),这意味着(顺便)周期n 最多等于g-3 注意,2模(2m+1)的倒数是系数 (m+1)出现在最右边数字d的表达式中 0 。
检查上述显式公式的有效性:
呼叫c j个 在第j列注入的“进位”(0或1) 加倍操作,我们将证明该值是通过适当的 如果我们建立以下关系(对以下情况有效 如果我们放置d,则j=0 -1 =d和 c(c) 0 = 0 ).
2天 j个 +c(c) j个 =天 j-1型 +克c j+1(j+1)
自c起 j+1(j+1) = b条 j个 这种关系正是由以下案例分割产生的:
如果 一 j个 大于m,则 一 j-1型 不是: b条 j个 =1=c j+1 和 b条 j-1型 =0=c j个
2 一 j个 u+2 b条 j个 +c(c) j个 ========================================================= ( 一 j-1型 +2米+1)u+2 = 一 j-1型 u个+ b条 j-1型 +克c j+1(j+1)
否则, b条 j个 =0=c j+1(j+1) 和 b条 j-1型 =c j个 因此: 2 一 j个 u+2 b条 j个 +c(c) j个 = 一 j-1型 单位 + b条 j-1型 = 一 j-1型 单位 + b条 j-1型 +克c j+1(j+1)
最终检查很容易,但是 推导 这个简单的公式就是谋杀!
2006年5月8日, S N罗伊 写的: [续自 在上面 ] 同样的变换会把十进制数减半吗? 我相信只有9个这样的数字。 我说得对吗?
在 周期性的 颓废的 整数,显然有10个 解决方案 (其中9个为非零)到相应的方程组(其中d为单个 十进制数字):
x=2(10 x+d)
x的解等于(非零) 数字d乘以:
-2/19 = ...05263157894736842105263157894736842105263157894736842105263157894736842
周期十进制模式105263157894736842生成普通的解决方案 整数,以及它的前九个非零倍数(没有“溢出”,因为 模式以“10”开头)。
105263157894736842 210526315789473684 315789473684210526 421052631578947368 526315789473684210 631578947368421052 736842105263157894 842105263157894736 947368421052631578 对于每个这样的18位解,我们有无穷多个 18个n位数的解,如10526315789473684210526315789473684 ( A217592型 )
同样,由于任何普通整数的解都会产生 满足上述线性方程的周期10-adic整数, 我们 知道 在普通整数中不存在非零解 在这9个无限家族之外。
g-adic方法确实能很快解决这类特定的难题。 如上所述,这也是一般性讨论的坚实基础。
(2012-10-28)尾注:
2009年4月 N.J.A.Sloane等人。 (请参见 A146088型 ) 考虑了将十进制数旋转到 右翼(12345将变为51234)。
这个问题的解决方案显然是通过旋转得到的 我们之前的9个图案在左边一个位置 除了 当它产生前导零位时 (不允许使用052631578947368421)。
因此,只有 八 18位解决方案 (因此只获得了8个无穷族的解 重复每一个这样的十进制模式任意次数)。
105263157894736842 157894736842105263 210526315789473684 263157894736842105 315789473684210526 368421052631578947 421052631578947368 473684210526315789 按递增顺序排序隐藏了一些规律性 我们在上面讨论的“反向”问题中发现了 (可以说是更好的一个)。 连续数字2,3,4,5,6,7,8,9确实出现 连续出现在排序列表中,但现在它们位于最左侧 位置和“1”缺失 (这两句话与我们获得 解决方案,它们可能不会采用更“直接”的方法)。 同样,真正的规律性来自十年的讨论。 从十进制数中获取小数破坏了绝对的简单性。
(2012-10-29)
将数字向左旋转,除以k的整数。
例如,102564变为025641,正好是它的四分之一。 对于任何k,解决方案都有其结构 在上面 对于k=2 对于0到9之间的任何数字d,要求解的十进制方程为:
x=k(10 x+d)
10个十度溶液中的每一个x=-d k/(10k-1)产生 有理整数的解(无穷多 d)的非零值。
如果P是-k/(10k-1)的十年周期 (普通分数k/(10k-1)的小数点 顺便提一下 ) 则前10个解是P的前10倍 (nP表示0到9之间的n)。 这构成了十大解决方案系列: 通过多次重复获得的单态{0}和9个无限族“可以说,可能包括“零次” 这将生成空字符串…空字符串是正确的小数 如果严格执行0不能是前导数字的规则,则表示为零。 不用说,当需要时,我们通常使用单个“0”数字 写下一些东西。 然而,长整数的一些十进制或二进制计算机表示可能 准确反映零没有有效数字(和/或零有效位)的事实。
例如,在其十进制数字的单个左转中被4除的数字 包括0,数字102564乘以1、2、3、4、5、6、7、8、9以及任何被乘以的数字 到(10 6公里 -1)/(10 6 -1) 对于任何正k 因此,所有的解都很容易从最小的正解中推导出来,如下表所示:
n位十进制周期P k个 / (10k-1) =P / (10 n个 -1)
k个 A128857号 (k) =k/(10k-1)的十进制周期
组织环境信息系统
n个
0 0 0
1 1 A010785号 1
2 105263157894736842 A217592型 18
三 1034482758620689655172413793 28
4 102564 6
5 102040816326530612244897959183673469387755 42
6 1016949152542372881355932203389830508474576271186440677966 58
7 1014492753623188405797 22
8 1012658227848 13
9 10112359550561797752808988764044943820224719 44
10 10 2
桌子是无限的。 它以11/109的108位周期继续(k=11):
100917431192660550458715596330275229357798165137614678899082568807339449541284403669724770642201834862385321
然后我们有:
12 / 119 = 0. 100840336134453781512605042016806722689075630252 ...
13 / 129 = 0. 100775193798449612403 ...
14 / 139 = 0. 1007194244604316546762589928057553956834532374 ... 等(下一个有148位。)
k的小数点长度(n) / (10k-1) 是 A128858号 (k) :
【a(0)=0】1、18、28、6、42、58、22、13、44、2、108、48、21、46、148、13、78。。。