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El teorema de Dirichlet sobre progresiones aritméticas

El teorema se puede encontrar en Wikipedia.

En el apartado "Prueba" de la Wikipedia dice que hay una prueba para el caso de $a=1$ que no utiliza ningún cálculo, en lugar de dividir el comportamiento de los números primos en cyclotomic extensiones. Podría usted ayudarme a probar esto?

De la asunción. Para cada número natural $n$ hay infinitos números primos $p\equiv 1 \pmod n$.

Prueba: supongo que hay sólo un número finito de $p_1,...,p_i$, y deje $P=p_1\cdot...\cdot p_i$. El cyclotomic polinomio

$$\phi_n(x):=\prod_{\gcd(k,n)=1,\ 1\le k<n}(x-\zeta_n^k)\;,\;\;\zeta_n=\cos\frac{2\pi}{n}+i\sin\frac{2\pi}{n}$$

La sugerencia en Neukirch libros a los estados que no todos los números se $\phi_n(xnP)$ $x\in\mathbb Z$ igual $1$. Por qué? Ahora vamos a $p \mid \phi_n(xnP)$ adecuado $x$. ¿Cómo puede una contradicción ser seguido de esto?

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Bryan Roth Puntos 3592

Que existen infinitos números primos $p \equiv 1 \pmod{n}$ fijos $n \in \mathbb{Z}^+$ es una buena aplicación de algunas propiedades elementales de cyclotomic polinomios. Una prueba se puede encontrar en $\S$ 10.1 de mi teoría de campo de notas, que se comienza por definir cyclotomic polinomios y el establecimiento de estas propiedades.

Tenga en cuenta que no es necesario interpretar el argumento en términos de división de números primos en cyclotomic campos (aunque estoy de acuerdo en que es natural pensar en las cosas de esta manera).

La prueba de la versión general de Dirichlet del Teorema es aproximadamente un orden de magnitud más difícil que en este caso especial. Entre otros muchos lugares, una prueba se puede encontrar en el Capítulo 17 de mi bajo/graduado de la teoría de los números de las notas. Esta prueba es una adaptación de la que es dada en Serre es Un Curso de Aritmética, con más atención a ciertos detalles.

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