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-指示函數

出自希顶维基

-指示函數 (英語:-indicator,希頂語:- )是一個將素數映到prime numbersp 進數的數學函數,指示着兩個素數在二次剩餘意義下有多麼「相似」。

定義

對任意奇素數 p,定義 -指示函數 p : {q:q is a prime}∪{∞}→Qp,其中 Qp代表 p 進數域:

p(q) := ∑nN+ Kronecker(-n|q) pn

其中 Kronecker 代表 Kronecker 符號;對於 q=∞,由於所謂「無窮素數」上的局部域(即 Q)代表實數域 R,而所有負數在 R 上都沒有平方根,故我們定義:

p(∞) := ∑nN+ -pn = p/(p-1)

顯然,對任意素數 q(包括「無窮素數」),上述無窮級數的項的係數是周期性的,故 -指示函數的值一定是個有理數。進一步地,當 q 是有限奇素數時,p(q) 乘以 (pq-1) 是整數,而 p(2) 乘以 (p8-1) 也是整數。

例子

以下是 p=3 情形的一些例子:

  • 3(2)=-12/41
  • 3(3)=-3/13
  • 3(5)=-24/121
  • 3(7)=-453/1093
  • 3(11)=-24249/88573
  • ...

用途

對於兩個「素數 」q1q2(無論是否有限),p 進距離 |p(q1)-p(q2)|p 描述着 q1q2 的相似程度。若對某個正整數 n 有 |p(q1)-p(q2)|p < p-n,則我們可以得到,無論是負整數 -1 至 -n 還是正整數 1 至 n(想想為什麼?),在 q1 進數系和 q2 進數系的「表現」(指該整數是否平方數)都是一樣的。

另見

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