初等数论入门 Lesson 8 二次剩余与二次互反律
二次剩余
Quadratic Residue
p 为奇素数,且 p∣a 给定
x2≡a(modp)
若 x 存在,则称 a 是模 p 的二次剩余(QR),否则是二次非剩余(QNR)
勒让德符号
Lengendre 符号
定义:
(pa)=⎩⎨⎧1,−1,0,p∤a 且 a 是模 p 的二次剩余p∤a 且 a 是模 p 的二次非剩余p∣a
满足以下性质:
欧拉判别法
Euler’s Criterion
(pa)≡a2p−1(modp)
由费马小定理:
ap−1≡1(modp)
因此 a2p−1 只能是1或-1.


高斯引理
(pa)=(−1)n,n={ka}k=1(p−1/2)中>2p的个数
二次互反律
若 p,q 为两个不同的奇素数,则:
(qp)(pq)=(−1)2p−1⋅2q−1
雅克比符号
Jocobi 符号

性质:
-
完全积性
-
周期性
-
互反律
-
-1的符号:
(p−1)=(−1)2p−1={1,−1,p≡1(mod4)p≡3(mod4)
-
2的符号:
(p2)=(−1)8p2−1
即 p≡±1(mod8) 得 1,p≡±3(mod8) 得 −1
只要利用周期性+互反律+完全积性+(-1)与2的符号,就可以计算出大量的雅可比符号了。
二次同余方程求解
求解:
x2≡a(modp)
情况1:
若 p≡3(mod4) 且 (pa)=1,则
x≡±a4p+1(modp)

情况2:p≡1(mod4)
用Tonelli-Shanks算法求解