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目次

n次合同方程式

[定理]a≡b (mod m)ならば、任意の整数係数の多項式f(x)に対して、次が成り立つ。
f(a)≡f(b) (mod m)

ラグランジュの定理

[定理]ラグランジュの定理
素数pを法とするn次方程式(n≦p-1)の異なる解は、高々n個である。
解が存在しないこともありえる。

 ここで言う「異なる解」とは、法pに関して異なる解という意味である。

[問題]7x^5~-~5x^4~+~6x^3~-~11x~+~3~\equiv~0~\pmod{5}を解け。

[解]

7x^5~-~5x^4~+~6x^3~-~11x~+~3~\equiv~0~\pmod{5}
2x^5~+~x^3~-~x~+~3~\equiv~0~\pmod{5} (∵係数を法5で還元する)
2x~+~x^3~-~x~+~3~\equiv~0~\pmod{5} (∵フェルマーの小定理より、x^4~\equiv~1~\pmod{5}
x^3~+~x~+~3~\equiv~0~\pmod{5}

これについて解くために、xに0,1,2,3,4を代入して調べる。

その結果、x≡1 (mod 5)が適することがわかる。 ◇

法が素数の2次合同式

 奇素数pを法とする2次方程式x^2~+~ax+~b~\equiv~0~\pmod{p}について考えてみる。

 x2の係数が1と仮定しても一般性を失わない。なぜならば、法pに関して逆元を両辺に掛ければ、x2の係数を1に変形できるからである。

法が2の2次合同式

[定理]a,bが共に奇数のとき、2次方程式x^2~+~ax+~b~\equiv~0~\pmod{2}には解がない。

 もし、a,bの少なくとも一方が偶数ならば、その項は法2に関して0と合同となる。

[1]ax≡0の場合

(i)&mimetex("b \not{\equiv} 0")のとき、合同式は自明な解として1を持つ。

(ii)b≡0のとき、合同式は自明な解として0を持つ。

[2]b≡0の場合、合同式は自明な解として0を持つ。

法が奇素数の2次合同式

 この2次合同式において、もしaが奇数ならば、pを奇素数として、合同式を次のように修正できる。

x^2~+~(a+p)~x~+~b~\equiv~\,~\pmod{p}
x^2~+~2ax~+~b~\equiv~\,~\pmod{p} (∵xの係数は偶数であると仮定しても一般性を失わないから)
(x+a)^2~+~b-a^2~\equiv~\,~\pmod{p}

 ゆえに、2次合同式の問題は、奇素数pに対して、次の合同式を解く問題に帰着させられる。

x^2~\equiv~a~\,~\pmod{p}

 なお、この合同式が解を持つとき、aは法pの平方剰余であるという。また、解を持たないとき、aは法pの非平方剰余であるという。

参考文献

  • 『ガウス 整数論への道』