Réciprocité quadratique nouveau
dans Arithmétique
Bonjour
Je me demande si la loi de réciprocité quadratique peut-elle servir de caractérisation des nombres premiers ? Autrement dit si deux entiers vérifient la symétrie de cette loi (à savoir : l'un est un carré modulo l'autre si et seulement si l'autre est un carré modulo lui ou n'est pas un carré modulo lui, selon les restes modulo 4), sont-ils forcément des nombres premiers ?
Et s'ils ne sont pas forcément des nombres premiers, ont-ils d'autres caractérisations nécessaires pour vérifier une telle loi ?
Merci !
Je me demande si la loi de réciprocité quadratique peut-elle servir de caractérisation des nombres premiers ? Autrement dit si deux entiers vérifient la symétrie de cette loi (à savoir : l'un est un carré modulo l'autre si et seulement si l'autre est un carré modulo lui ou n'est pas un carré modulo lui, selon les restes modulo 4), sont-ils forcément des nombres premiers ?
Et s'ils ne sont pas forcément des nombres premiers, ont-ils d'autres caractérisations nécessaires pour vérifier une telle loi ?
Merci !
Réponses
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- Pour $p,q$ deux nombres premiers distincts impairs $(\frac{p}{q}) (\frac{q}{p}) = (-1)^{\frac{p-1}{2}\frac{q-1}{2}}$
- Donc si $n= \prod_j q_j^{e_j}$ est impair et $p\nmid n$ et que tu poses $(\frac{p}{n}) = \prod_j (\frac{p}{q_j})^{e_j}$ alors
$(\frac{p}{n}) (\frac{n}{p}) = \prod_j (\frac{p}{q_j})^{e_j} (\frac{q_j}{p})^{e_j} = \prod_j (-1)^{\frac{p-1}{2}\frac{q_j-1}{2} e_j}$
Mais avec cette définition $(\frac{p}{n}) $ ne regarde pas si $p$ est un carré $\bmod {\ n}$ : c'est le symbole de Jacobi. - Soit $s(p \bmod n) = 1$ si $p \nmid n$ et $p$ est un carré $\bmod {\ n}$, sinon $s(p \bmod {\ n}) =0$
Alors $s(p \bmod q_j^{e_j}) = s(p \bmod q_j)= \frac{(\frac{p}{q_j})+1_{p\, \nmid \, q_j}}{2}$ et $s(p \bmod n) = \prod_j s(p \bmod q_j^{e_j}) = \prod_j s(p \bmod q_j)=\prod_j \frac{(\frac{p}{q_j})+1_{p\, \nmid \, q_j}}{2}$
- Pour $p,q$ deux nombres premiers distincts impairs $(\frac{p}{q}) (\frac{q}{p}) = (-1)^{\frac{p-1}{2}\frac{q-1}{2}}$
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Merci beaucoup !
Qu'est ce que tu entends par s(p mod n) ? Qu'est ce donc ce s ? En fait j'ai suivi ta démonstration jusqu'à ta remarque sur le symbole de Jacobi.
Désolé...
A part ça si jamais tu pouvais m'expliquer ta réponse un peu plus avec des mots que je comprenne mieux ce serait super...
Merci encore -
J'ai défini $s(p \bmod n)$ : la fonction qui renvoie $1$ si $p $ est un carré inversible $\bmod n$ et $0$ sinon. La première chose à faire c'est de montrer que $s(p \bmod n) = \prod_j s(p \bmod q_j^{e_j})$ et que pour $q_j$ premier impair alors $s(p \bmod q_j^{e_j}) = s(p \bmod q_j)$,
en utilisant le CRT pour décomposer $\mathbb{Z}/n\mathbb{Z}^\times $ en produit des $\mathbb{Z}/q_j^{e_j}\mathbb{Z}^\times$ puis en montrant que $\mathbb{Z}/q_j^{e_j}\mathbb{Z}^\times$ est produit de deux groupes cycliques d'ordre $q_j-1$ et $q_j^{e_j-1}$
à la fin tu obtiens que pour $p,n$ impairs $s(p \bmod n)=1$ ssi tous les $(\frac{p}{q_j})=(\frac{q_j}{p})(-1)^{\frac{p-1}{2}\frac{q_j-1}{2}} = 1$ -
En bref, on peut étendre le symbole de Legendre aux entiers composés, c'est le symbole de Jacobi, et la loi de réciprocité quadratique reste vraie pour deux entiers impairs premiers entre eux.
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Bonjour!
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