解析数论引论 第1章 算术基本定理
1.1 Introduction
The principle of induction 归纳法则
意思应该是:证明了1成立,如果n成立意味着n+1成立,那么对于所有大于等于1的数都成立
Well-ordering principle 良序原理
在学习本书过程中作为公理用
1.3 Greatest common divisor
定理1.2用归纳法证明其实原理还是a-b b和a b有共同的最大公约数
定理1.4(b)证明
d = (a,(b,c)),则d|a,d|(b,c),那么d|a,d|b,d|c
那么d|(a,b),那么d|((a,b),c)
同理,如果e=((a,b),c),则e|(a,(b,c))
所以d=e
1.4 Prime numbers
定理1.9书中证明不清楚,查看了wiki百科证明如下
px+ay=1
xpb+yab=b
p|ab
所以p|(xpb+yab)=b
1.6 The series of reciprocals of the primes
这一章最难懂的证明就是下面这步:
为什么说不等式右边项包含全部左边项
对于任意11+nQ\frac 1{1+nQ},将其表示为素数因子的乘积,假设因子个数为t(高于1次算多个),则其必然位于右边项t的式子中,且次数大于等于1。
为什么∑rn=111+nQ\sum_{n=1}^r\frac1{1+nQ}发散?
因为11+nQ<1n\frac1{1+nQ},而调和级数发散
Exercise
- 1=ax+by, a=cp, b=dq, so 1=cpx+dqy
- 1=ax+by, 1=ax+cz, so 1=(ax+by)(ax+cz)=x(aax+by+cz)+bcyz
- (a, b)=1, so a and b have no commom prime factor, so do ana^n and bkb^k
- 1=ax+by, let m=a+b, n=a-b, then 2=(m+n)x+(m-n)y=m(x+y)+n(x-y)
if 2|x+y and 2|x-y then (a+b, a-b)=1 else (a+b, a-b)=2 - as exercise 4, but more complex:
1=ax+by, let m=a+b, n=a2−ab+b2a^2-ab+b^2, then a/b=3m±12n−3m2√6\frac{3m\pm\sqrt{12n-3m^2}}6
so (12n−3m2)(x−y)2=(6−3m(x+y))2(12n-3m^2)(x-y)^2=(6-3m(x+y))^2
so 3=n(x−y)2+m(3(x+y)−m(x2+xy+y2))=ni+mk3=n(x-y)^2+m(3(x+y)-m(x^2+xy+y^2))=ni+mk
so the result is 1 or 3 depend on whether 3|(i,k) - 1=ax+by, cd=a+b then 1=(cd-b)x+by=dcx+b(y-x) so (d,b)=1
- (a/b)+(c/d)=n, so ad+bc=nbd, so (a-bn)d+bc=0, because (a,b)=1, b|d, in the same way d|b so |d|=|b|
- if n is squarefree, choose the max integer c such that c2|nc^2|n, then a=c, b=n/c2b=n/c^2, if n is not squarefree, then a=1, b=n
- (a) 4|36 and 9|36 and 4<9 but 2∤32\nmid3
(b)b2b^2 is the largest, so a2|b2a^2|b^2, so a|b - m=ax+by,n=cx+dy, so (a,b)|m and (a,b)|n. so (a,b)|(m,n), the prove of (m,n)|(a,b) is similar
- the lowest digit must be odd:1 3 5 7, 5|14+4or34+4or74+41^4+4or3^4+4or7^4+4, only leave numbers of n=10k+5, how to prove this?
n4+4=(n2+2n+2)(n2−2n+2))n^4+4=(n^2+2n+2)(n^2-2n+2)) from newsmth.net - (a) true let n=1 we get a|b, even n>1, we have m =
(b/a)n(b/a)^n, m is not integer unless b/a is integer, so a|b
(b) false 44|10104^4|10^{10}, however 4∤104\nmid10
(c) true the difference with (a) is only factor 2, let a=2kaa=2^{k_a} b=2kbb=2^{k_b}, we get nka<nkb+1nk_a for all n, so ka<kbk_a - (a) am=nbma^m=nb^m, so bm|amb^m|a^m, so b=1 because 12(a)
(b) let c=n1/m=p/qc = n^{1/m}=p/q so (p/q)m=n(p/q)^m=n, so q=1 and pm=np^m=n, contradict with the assumption of n is not the mth power of n - assume a=x^m and m
Chapter2 Arithmetical Functions and Dirichlet Multiplication
定理2.2的证明中说所有A(d)的并是S,因为S中任意数与n的gcd肯定是n的因子,某个d;而且对于某个确定的数a,gcd(a,n)是固定的,因此a只属于某个A(d),而且不同的d,A(d)没有交集
A(d)与0<q≤n/d(q,n/d)=10\lt q\le n/d (q, n/d)=1的对应关系是,如果(q,n/d)=x>1(q, n/d)=x>1,那么(dq,n)=xd>d
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