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Ayuda con la teoría de los números

Números en $\mathbb{G}$ son pares ordenados de enteros, es decir, (a, b) ∈ $\mathbb{G}$ si a ∈ $\mathbb{Z}$ y b ∈ $\mathbb{Z}$ y binario operaciones ⊕ y ⊗ se definen en $\mathbb{G}$ por $$(a, b) ⊕ (c, d) := (a + c , b + d),$$ $$(a, b) ⊗ (c, d) := (ac − bd , ad + bc).$$

Definimos la función de norma N : $\mathbb{G}$ → $\mathbb{Z}$ por $$N : (a, b) → a^ 2 + b^ 2$$

y $$N((a, b) ⊗ (c, d)) = N((a, b)) × N((c, d))$$

Una unidad en un sistema numérico se define como un número con un multiplicador elemento inverso. Recordemos que si $i_×$ es el elemento de identidad para multiplicación, entonces un número $u$ tiene un elemento inverso multiplicativo $\bar u$ si $u × \bar u =\bar u × u = i_×$ . Por ejemplo, en ambos $\mathbb{N}$ y $\mathbb{Z}$ el elemento de identidad para la multiplicación es 1; y 1 es la única unidad en $\mathbb{N}$ (con inverso = 1); 1 y -1 son unidades en $\mathbb{Z}$ (con sus respectivos inversos 1 y -1). Observando que (1, 0) es el elemento de identidad para la multiplicación operación ⊗ en $\mathbb{G}$ (que no tiene que verificar), encuentre las cuatro unidades en $\mathbb{G}$ y escriba el multiplicativo inversa para cada una de ellas. Demuestra que estas cuatro son las únicas unidades en $\mathbb{G}$ .

Así que he escrito algunas ecuaciones simultáneas: $$a \bar a -b\bar b=1$$ $$a\bar b+b\bar a=0$$ $$(a^2+b^2)(\bar a^2+\bar b^2)=1$$ donde $(a,b),(\bar a, \bar b) ∈ \mathbb{G}$ y $(\bar a, \bar b)$ es la inversa multiplicativa de $(a,b)$ pero no puedo resolver las "unidades". Creo que necesito una ecuación más, pero parece que no puedo encontrar más independientes.

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$(a,b)$ es una unidad $\iff a^2+b^2=1$ de lo que se deduce que $(0,1),(0-1),(1,0),(-1,0)$ son las únicas unidades, utilizando que $a,b\in\mathbb{Z}$ . Para ver esto, observa que:

$N(\alpha)\leq N(\alpha\otimes\beta)=N(\alpha)N(\beta)$ , donde $\alpha=(a,b),\beta=(c,d)$ ya que $N(\alpha)=a^2+b^2\geq 1$ siempre que $(a,b)\neq (0,0)$ . Está claro que $N(i_\times)=1$ Ahora bien, supongamos que $u$ es una unidad, entonces $$N(u)\leq N(u\times u^{-1})=N(i_\times)=1$$ Por lo tanto, $N(u)=1$ ya que $1$ es el menor número entero positivo.


Así es también como se determinan las unidades en el Enteros gaussianos , $\mathbb{Z}[i]$ De hecho $\mathbb{G}\cong\mathbb{Z}[i]$ .

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