• ベストアンサー

有限体の問題について

この問題につまづいてしまいました。 (問い)  素数pに対して、Fp = Z/pZ とする。  x^2+1∈Fp[x] が既約になるような素数pを求めよ。 小さい素数から順番に当てはめて計算していくと、 どうやらpが「4で割って3余る素数」ならば、x^2+1∈Fp[x] が既約になりそうだ、というところまでは行き着いたのですが、 それを証明する方法がわかりませんし、そもそもこの予想が正しいのかも自信がもてません。 どなたかわかる方、是非教えて下さい。 宜しくお願いします。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • ojisan7
  • ベストアンサー率47% (489/1029)
回答No.3

pは素数ですからFpは有限体(素体)ですよね。x^2+1が規約であるためにはNo1さんのおっしゃる通り、 x^2 ≡ -1 (mod p)を求めることに帰着します。これは整数論で最も重要な平方剰余に関する部分です。 質問者さんは、「平方剰余の相互法則」とか、「平方剰余の第一補充法則」についてはご存じですよね。

yocch1124
質問者

お礼

「平方剰余の相互法則」や「平方剰余の第一補充法則」を 恥ずかしながら私は全然知りませんでした。 なので早速調べてみたところ、確かにこの法則を認めれば私の予想は正しいということが証明できそうだと理解できました! このような法則があることを教えていただき、ありがとうございました!!

全文を見る
すると、全ての回答が全文表示されます。

その他の回答 (2)

  • koko_u_
  • ベストアンサー率18% (459/2509)
回答No.2

>自分で小さい素数から調べていくうちに何かわかるかも、 >と思ってやってみたところ、pが「4で割って3余る素数」ではないか?ということだったのです。 まったく正常な行動です。 しかし私にはあなたの楽しみを奪うことはできない。

全文を見る
すると、全ての回答が全文表示されます。
  • koko_u_
  • ベストアンサー率18% (459/2509)
回答No.1

x^2 ≡ -1 mod p を解けというのと同じですよね。超有名。

yocch1124
質問者

補足

そんなに有名なんですか?全然知りませんでした。 いろいろ調べていたのですが、証明法がわからずに、 自分で小さい素数から調べていくうちに何かわかるかも、 と思ってやってみたところ、pが「4で割って3余る素数」ではないか?ということだったのです。 この予想は正しいですか? 正しいとすれば、それを示す方法をご教示願えないでしょうか。 よろしくお願いします。

全文を見る
すると、全ての回答が全文表示されます。

関連するQ&A

  • 文字が整数で基本対称式がp倍なら元の文字はp倍か

    x∈Z、y∈Z、x+y∈pZ、xy∈pZ ⇔ x∈pZ、y∈pZ (ただしpは素数) (⇐の証明)pの倍数は加法と乗法で閉じている。 (⇒の証明)xy∈pZ より、 xyはpの倍数 xy/pは整数 xはpの倍数、または、yはpの倍数 xがpの倍数のときを考える。x+y∈pZより、 x+yはpの倍数 yはpの倍数 yがpの倍数のときを考えても同様。 ところで、 x∈Z、y∈Z、z∈Z、x+y+z∈pZ、xy+yz+zx∈pZ、xyz∈pZ ⇔ x∈pZ、y∈pZ、z∈pZ (ただしpは素数) は成り立つのでしょうか? 反例、または証明を教えていただきたいです。 証明は、できれば、3次に限らずに一般に成り立つような方法を教えていただきたいです。

  • 有限体の元の個数の証明。

    有限体の元の個数の証明。 すみませんがどなたかこの問題を教えてもらえませんでしょうか? pを奇数の整数、rを正の整数とする。Fp^rの元の平方になっているFp^rの元の個数、すなわち |{αはFp^rに含まれる|α=β^2、あるβはFp^rに含まれる}| は1/2(p^r-1)であることを示せ。 (Fp^rはFp[x]の多項式をr次既約多項式f(x)で割った余り多項式全体の集合) 申し訳ありませんが。どうかお願いします。

  • 素数の分類と無限性に関して。

    素数の分類と無限性に関して。 ※^は乗数の意味です。 8n+1型の素数が無限に存在することの証明 原始根の存在(素数 p を法とする整数環 Z/pZ の乗法群が位数 p - 1 の巡回群であること)を使う。 x を整数とする時x^4 + 1 の奇素数因子を p とする。 x^4 ≡ - 1 (mod. p) より、両辺を2乗することでx^8≡1となる。 x の p を法とする整数環 Z/pZ の乗法群での位数は 8 で有るから、 p ≡ 1 (mod. 8) となる。ここで、 p ≡ 1 (mod. 8) となる素数が有限個であったとする時、その総乗積を P として、 (2P)^4 + 1 の奇素数因子を考えると矛盾が出る。 私は2PをX"とおいて上と同様に考えました。 この証明の流れや、8n+1型の素数が無限に存在することは理解できるのですが、上の証明における「位数は 8 で有るから、 p ≡ 1 (mod. 8) となる」の部分がどのようにして言えるのかが分かりません。フェルマーの小定理を用いているのでしょうか? よろしくお願いします。

  • 有限体 ガロア体 多項式

    大学の期末試験の過去問なのですがわからないので,ヒント,方針を与えてもらえればうれしいです。 ある大問の中の一つの問題です。前提条件は 「Z3上の多項式p(x)=x^3+2x+1を考える。αをp(x)=0の解とし,元の個数が27個の有限体GF(27)をZ3上の3次の拡大体Z3(α)として実現する。 このとき,α^2+1を一つの解とするZ3上の3次方程式を求めよ。」 です。Z3はZ/Z(3)のことです。「元の個数が27個の有限体GF(27)をZ3上の3次の拡大体Z3(α)として実現する。」はこの問題で,使わないかもしれませんが, よろしくお願いします。

  • 素数の分類と無限性に関して。以前質問させていただいたことの延長になりま

    素数の分類と無限性に関して。以前質問させていただいたことの延長になります。 ※^は乗数の意味です。 8n+1型の素数が無限に存在することの証明 原始根の存在(素数 p を法とする整数環 Z/pZ の乗法群が位数 p - 1 の巡回群であること)を使う。 x を整数とする時x^4 + 1 の奇素数因子を p とする。 x^4 ≡ - 1 (mod. p) より、両辺を2乗することでx^8≡1となる。 x の p を法とする整数環 Z/pZ の乗法群での位数は 8 で有るから、 p ≡ 1 (mod. 8) となる。ここで、 p ≡ 1 (mod. 8) となる素数が有限個であったとする時、その総乗積を P として、 (2P)^4 + 1 の奇素数因子を考えると矛盾が出る。 私は2PをX"とおいて上と同様に考えました。 同じ方法を用いることで証明することはできたのですが、 この証明の中で用いている「位数は 8 で有るから、 p ≡ 1 (mod. 8) となるの部分に関して ラグランジュの定理         位数nの有限郡Gの任意の部分郡Hの位数はGの位数の約数である を用いた場合、GとHに当たる部分はどこになるのでしょうか。今の段階では、nがp-1にあたり、Hの位数が8と考えています。pが素数で、8はp-1の約数になるとの考えは当っているでしょうか・・? よろしくお願いします。

  • 原始多項式の証明

    原始多項式の証明 すみませんこの問題がどうしてもわかりません。だれか教えていただけないでしょうか? x^4+x+1(この式はFp[x]に含まれる、p=2)はFp上の4次原始多項式であることを示せ。 まず、既約多項式であることを証明して、原始多項式であることを証明するのだと思うのですが・・・ どうかお願いします。

  • 大学の数学の環の問題です。教えてください。

    Q:有理数体 Q[x]:Q上の多項式環 問題 次の多項式f(x)がQ[x]で既約かどうか調べよ。 (1)n>1で、ある素数pについてpはaの約数、p^2はaの約数ではないとき、f(x) = a - x^n (2)f(x) = 3 + 9x -12x^3 + x^4 (3)f(x) = p - px + px^2 - x^3 ∈Z[x] (pは素数) (4)f(x) = 1 - x + x^3

  • 代数学の問題です

    学校で課題が出たのですがいくつか分からないものがあります。 教えて下さいませんか。 問1.Z【7】[x]の2次多項式x^2+ax+bのうち、 既約、可約であるものをそれぞれ少なくとも各3個答えよ。 問2.Z【157】(=GF(157))において、 2、35、107の逆元2^(-1)、35^(-1)、107^(-1)を求めよ。 ※ 【】内の数字はZの右下に表記されています。

  • 代数 有限体の問題について

    有限体GF(q)(q=p^n:素数べき)について   f(x)^2=f(x^2) が成り立つことを示せ 証明 f(x)=a0+a1x+a2x^2+…+an-1x^n-1+x^n とおく    f(x)^2={a0+a1x+a2x^2+…+an-1x^n-1+x^n}^2         =a0^2+a1^2 x^2+(a2)^2 (x^2)^2+…+(x^n)^2 (∵(a+b)^p=a^p+b^p ,a.bはGH(q)の元) 一方、    f(x^2)=a0+a1 x^2+a2 (x^2)^2+…+an-1 (x^2)^n-1+ (x^2)^n    よって、f(x)^2=f(x^2)⇔ai=ai^2⇔aiはGH(p)の元 という証明なんですが、「ai=ai^2⇔aiはGH(p)の元」の理由がわかりません。 どんたか教えてくれませんか。できれば参考本もアドバイスもらえるとうれしいです。

  • アイゼンシュタインの定理の問題です。

    アイゼンシュタインの定理の問題です。 f(x)=a0x^n+a1x^(n-1)+‥‥+an∈Z[x]がある素数に対して、a0は素数でなく、a1~anは素数で、p^2はanでないとき、f(a)はZ[x]で既約になることを示してください。