Лучшие вопросы
Таймлайн
Чат
Перспективы
Факторизация гауссовых чисел
Из Википедии, свободной энциклопедии
Remove ads
Факторизация гауссовых чисел — разложение целых гауссовых чисел на простые гауссовы множители.
Предварительные замечания
Суммиров вкратце
Перспектива
Особенность делимости в кольце гауссовых чисел отличающая её от делимости натуральных чисел: кольцо содержит четыре делителя единицы норма которых (квадрат комплексного модуля) равна 1. Два гауссовых числа называются ассоциированными, если одно получается из другого умножением на делитель единицы. Легко видеть, что ассоциированность — отношение эквивалентности[1]. Пример: гауссовы числа и ассоциированы, поскольку:
- .
У каждого ненулевого гауссова числа есть три ассоциированных с ним, и делители у них у всех совпадают. Все делители чисел также определены с точностью до ассоциированности.
Для гауссовых чисел имеет место аналог основной теоремы арифметики: каждое гауссово число, не являющееся нулём или делителем единицы, разлагается на простые множители, причём это разложение однозначно с точностью до порядка и ассоциированности множителей[2].
Пример: . Множители этих двух, по виду разных, разложений попарно ассоциированы: так что однозначность не нарушается.
Remove ads
Алгоритм разложения гауссового числа на простые множители
Чтобы практически разложить гауссово число на простые множители, можно использовать следующее их свойство: все делители гауссова числа являются также делителями его нормы. При этом норма содержит также «лишние» простые множители, соответствующие сопряжённому к числу.
Таким образом, начать следует с разложения нормы числа на простые натуральные множители[3].
- Множитель 2, если он присутствует в разложении нормы, разлагается как . Следует включить в результирующее разложение те из этих множителей (в соответствующей степени), на которые делится нацело.
- Кроме числа 2, остальные множители нормы — нечётные. Множитель вида является простым гауссовым числом, поэтому он делит не только норму , но и само . Но тогда этот множитель делит и сопряжённое число . Отсюда вытекает, что множитель вида входит в разложение нормы всегда в чётной степени, а в разложение самого — в степени, вдвое меньшей.
- Множитель вида , согласно теореме Ферма — Эйлера, можно разложить на произведение сопряжённых простых гауссовых чисел (или, что то же самое, на сумму квадратов натуральных чисел). И здесь следует делением выяснить, какой из сомножителей относится к исходному числу, а какой — к сопряжённому.
Например, для разложения на простые множители (норма — 225) выделяются простые натуральные множители: . По предыдущему, . При этом делится только на и не делится на . Частное от деления на равно поэтому окончательный результат:
- .
Remove ads
Таблица разложения гауссовых чисел с нормой до 1000
Суммиров вкратце
Перспектива
Соглашения
Данная таблица показывает для всех гауссовых чисел с нормой от 2 до 1000, является ли это число простым гауссовым. Если да, то такое число помечено в таблице кодом: простое, а если нет, то приводится его разложение на простые гауссовы множители. Отметим, что простое натуральное число не обязано быть простым гауссовым числом; например, числа 2 и 5 как гауссовы числа не являются простыми:
В первой колонке таблицы — норма гауссова числа (не всякое натуральное число может быть нормой гауссова числа). Во второй — числа, имеющие эту норму, с точностью до ассоциированности — из 4 чисел, ассоциированных с числом x: () в таблице представлено одно, у которого вещественная часть положительна, а мнимая — неотрицательна. Например, во второй строке таблицы разложение числа охватывает также разложения
Каждое разложение, показанное в строке таблицы, имеет ещё по крайней мере три варианта, получаемых заменой простых множителей на ассоциированные с ними. Пример:
Поэтому принято следующее соглашение: из 4 вариаций каждого простого множителя представлена та, что находится в правой полуплоскости комплексной плоскости, и у которой абсолютное значение вещественной части не меньше, чем абсолютное значение мнимой части.
Гауссовы числа упорядочены по возрастанию их нормы (последовательность A001481 в OEIS). Не всякое натуральное число может быть гауссовой нормой (см. A055025, A103431 и A103432).
Таблица факторизации
Remove ads
См. также
Примечания
Литература
Ссылки
Wikiwand - on
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Remove ads