单位根与本原单位根(数论)

                     

贡献者: int256

预备知识 数论三角和最大公约数与最小公倍数

定义 1 单位根

   若 pq=1,就说 pq 次单位根

定义 2 本原单位根

   若 pq=1,就称 p本原 q 次单位根(primitive q-th root of unity)。但对于任何小于 q 的正 rqr 都不等于 1

   我们会注意到 p 几乎总是复数。

定理 1 

   任何 q 次单位根都是对 q 的某个因子 r 而言的一个本原 r 次单位根。

   证明:假设 pq=1,而 r 是使 pr=1 的最小正整数,则对于 q=kr+s,其中 0s<r,将有

(1)ps=pqkr=1 ,
s=0r|q

定理 2 单位根的取值

   q 次单位根是下列各数,

(2)e(h/q), (h=0,1,,q1) .

定理 3 单位根与本原单位根的关系

   对于所有 q 次单位根

(3)e(h/q), (h=0,1,,q1) ,
其是本原 q 次单位根当且仅当 hq 互素。


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