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高斯整数分解表

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高斯整数分解表又称高斯素因子表是一种数学用表,类似于素因子表,表中纪录了高斯整数的高斯整数分解。 高斯整数可以是、四个复数单位元素(±1和±i)之一、高斯素数或高斯合数。在高斯整数分解表中,高斯整数x + iy后面跟着的是其高斯整数分解或标标记该数为高斯素数。 高斯整数分解的形式则以复数单位元素乘以若干个高斯素数的整数幂。

高斯整数分解与一般素因子分解不一样,有部分的实素数不是高斯素数。 例如5这个实素数,在高斯整数分解中,可以分解为2+i和2-i的积,即,因此5在高斯整数分解表中不是高斯素数。

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惯例

类似于素因子分解,高斯整数分解或高斯素因子分解是指将高斯整数分解成复数单位和若干个高斯素数的整数幂的乘积。[1] 而若将每一个高斯整数的分解都列出并没有意义,因为高斯整数x + iy的高斯整数分解与- x + iy- x - iyx - iy的结果将会非常类似,其仅差在乘上的单位不同或者不同高斯素因子互相共轭而已[注 1], 因此仅需要列出第一象限的高斯整数就能推导到其他象限的高斯整数之分解结果。

表的第二列仅包含高斯平面第一象限中的高斯整数,这代表实部x为正整数,虚部y为非负整数。 使用高斯平面的对称性y + ix =i (xiy),这个表可以进一步地化简高斯平面上的高斯整数。[注 2]

高斯整数分解通常不是唯一的,因为单位可以被吸收到指数等于1其他因子中。 以 4+2i = −i(1+i)2(2+i)为例,其也可以写成4+2i= (1+i)2(1−2i)。 表中透过以下约定解决了此种歧义:因子是右高斯半平面中的高斯素数,且实部的绝对值要大于或等于虚部的绝对值。[1]

平面上,并非所有高斯整数的范数x2 + y2[2]都有整数点[3],高斯整数分解表依照有整数点的范数(OEIS数列A001481)递增排序。 表中穷举了直到表尾的最大范数中,所有第一象限的高斯素数和高斯合数。

高斯素数是指无法被除了零、单位和本身外的其他高斯整数整除的高斯整数[4],其只出现在范数的子集中[5],也就是说,并非所有的范数都存在高斯素数[6]

有高斯素数的范数前几个为2、5、9、13、17、29、37、41、49......(OEIS数列A055025)。 前几个高斯素数为1+i、1+2i、2+i、3、2+3i、3+2i、1+4i、4+i、2+5i、5+2i......(OEIS实部数列A103431和虚部数列A103432[7]

相对的,高斯合数是指可以被除了零、单位和本身外的其他高斯整数整除的高斯整数。 除了零和单位外,高斯整数不是高斯素数就是高斯合数。[8]

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高斯素因子

在下表并未收录纯虚数的高斯整数,因为其素因子分解即为虚数单位乘以其虚部的高斯素因子分解。如2i,其高斯素因子分解为2的高斯素因子分解仅差一个负虚数单位倍,因此无须单独列出。

更多信息 范数, 高斯整数 ...
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自然数的高斯素因子

1 − 20
1
2 -i·(1+i)2
3 3
4 -1·(1+i)4
5 (2+i)·(2-i)
6 -i·(1+i)2·3
7 7
8 i·(1+i)6
9 32
10 -i·(1+i)2·(2+i)·(2-i)
11 11
12 -1·(1+i)4·3
13 (3+2i)·(3-2i)
14 -i·(1+i)2·7
15 (2+i)·(2-i)·3
16 (1+i)8
17 (4+i)·(4-i)
18 -i·(1+i)2·32
19 19
20 -1·(1+i)4·(2+i)·(2-i)
21 − 40
21 3·7
22 -i·(1+i)2·11
23 23
24 i·(1+i)6·3
25 (2+i)2·(2-i)2
26 -i·(1+i)2·(3+2i)·(3-2i)
27 33
28 -1·(1+i)4·7
29 (5+2i)·(5-2i)
30 -i·(1+i)2·(2+i)·(2-i)·3
31 31
32 -i·(1+i)10
33 3·11
34 -i·(1+i)2·(4+i)·(4-i)
35 (2+i)·(2-i)·7
36 -1·(1+i)4·32
37 (6+i)·(6-i)
38 -i·(1+i)2·19
39 3·(3+2i)·(3-2i)
40 i·(1+i)6·(2+i)·(2-i)
41 − 60
41 (5+4i)·(5-4i)
42 -i·(1+i)2·3·7
43 43
44 -1·(1+i)4·11
45 (2+i)·(2-i)·32
46 -i·(1+i)2·23
47 47
48 (1+i)8·3
49 72
50 -i·(1+i)2·(2+i)2·(2-i)2
51 3·(4+i)·(4-i)
52 -1·(1+i)4·(3+2i)·(3-2i)
53 (7+2i)·(7-2i)
54 -i·(1+i)2·33
55 (2+i)·(2-i)·11
56 i·(1+i)6·7
57 3·19
58 (1+i)2·(5+2i)·(-2-5i)
59 59
60 -1·(1+i)4·(2+i)·(2-i)·3
61 − 80
61 (6+5i)·(6-5i)
62 -i·(1+i)2·31
63 32·7
64 -1·(1+i)12
65 (2+i)·(2-i)·(3+2i)·(3-2i)
66 -i·(1+i)2·3·11
67 67
68 -1·(1+i)4·(4+i)·(4-i)
69 3·23
70 -i·(1+i)2·(2+i)·(2-i)·7
71 71
72 i·(1+i)6·32
73 (8+3i)·(8-3i)
74 -1·(1+i)2·(1+6i)·(6+i)
75 (2+i)2·(2-i)2·3
76 -1·(1+i)4·19
77 7·11
78 -i·(1+i)2·3·(3+2i)·(3-2i)
79 79
80 (1+i)8·(2+i)·(2-i)
81 − 100
81 34
82 -i·(1+i)2·(5+4i)·(5-4i)
83 83
84 -1·(1+i)4·3·7
85 (2+i)·(2-i)·(4+i)·(4-i)
86 -i·(1+i)2·43
87 3·(5+2i)·(5-2i)
88 i·(1+i)6·11
89 (8+5i)·(8-5i)
90 -i·(1+i)2·(2+i)·(2-i)·32
91 (3+2i)·(3-2i)·7
92 -1·(1+i)4·23
93 3·31
94 -i·(1+i)2·47
95 (2+i)·(2-i)·19
96 -i·(1+i)10·3
97 (9+4i)·(9-4i)
98 -i·(1+i)2·72
99 32·11
100 -1·(1+i)4·(2+i)2·(2-i)2

参见

注释

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参考文献

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