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ユークリッドの互除法の応用
ユークリッドの互助法についての問題です。
pを素数で、p≡1(mod 4)を満たすものとする。 整数xをx^2≡-1(mod p),0<x<p/2を満たすものとする。x'=p-xも第一の条件を満たすが、p/2<x'<pである。
p,xに対し、ユークリッドの互除法を行う。
r_0=p
r_1=x
p=q_1・x+r_2 (0≦r_2≦b)
x=q_2・r_2+r_3 (0≦r_3≦r_2)
r_2=q_3・r_3+r_4 (0≦r_4≦r_3)
…
r_k-2=q_k-1・r_k-1+r_k (0≦r_k≦r_k-1)
…
r_n-1=q_n・r_n+r_n+1
(r_n+1=0、即ち割り切れる)
この時、r_n=gcd(p,x)=1である。
また、整数の組の列{S_k,T_k}(k=0→n+1)を次の漸化式で定める。
S_0=1、T_0=0、
S_1=0、T_1=1、
S_k=S_k-2-q_k-1・S_k-1、
T_k=T_k-2-q_k-1・T_k-1
(2≦k≦n+1)
この時、次が成り立つ(誘導で示しました)
(1)
|S_1|<|S_2|<|S_3|<…、
|T_1|<|T_2|<|T_3|<…、
(2) 0≦k≦n+1に対し
S_k・a+T_k・b=r_k
(a、bはユークリッドの互除法におけるr_0=a、r_1=b、a>b,gcd(a,b)=1の正の整数です)
(3)S_n+1=±x、T_n+1=∓p(複合同順)
ここまでが前提です
(2)をk=nの場合に適用すると、
S_n・p+T_n+x=r_n=1
である。したがって、
x・T_n≡1 (mod p)
である。両辺にxを掛け、x^2≡-1 (mod p)を用いると、
T_n≡-x (mod p)
である。一方(1)と(3)より、
|T_n|<|T_n|=| ∓p|=p
である。このことより、
T_n=-xまたはp-x
であることを示せ。
という問題なんですが…
T_n≡-x (mod p)より整数kを用いて、
T_n=kp-xすると、
k=0のときT_n=-x、k=1のときT_n=p-x
と表せることには気づきました。
ですが0≦T_n=-x<pより、
0≦-x⇆0≧xとなりますが、 前提として0<x<p/2なので T_n=-xにはならないんじゃ…? ってなって行き詰まってます。
よろしくお願いいたします。