数学代写|数论作业代写number theory代考|The Law of Quadratic Reciprocity
如果你也在 怎样代写数论Number theory 个学科遇到相关的难题,请随时右上角联系我们的24/7代写客服。数论Number theory(或旧时的算术或高等算术)是纯数学的一个分支,主要致力于研究整数和整数值的函数。德国数学家卡尔-弗里德里希-高斯(1777-1855)说:”数学是科学的女王–数论是数学的女王。”数论家研究素数以及由整数组成的数学对象(例如有理数)或定义为整数的概括(例如代数整数)的属性。
数论Number theory整数既可以被视为本身,也可以被视为方程的解(刁藩几何)。数论中的问题通常最好通过研究分析对象(例如黎曼Zeta函数)来理解,这些对象以某种方式编码整数、素数或其他数论对象的属性(分析数论)。人们也可以研究实数与有理数的关系,例如,由后者逼近的实数(Diophantine逼近)。
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数学代写|数论作业代写number theory代考|The Law of Quadratic Reciprocity
Euler’s conjecture is, in fact, equivalent to the law of quadratic reciprocity, which was first stated by Legendre in 1785 , and which ties the quadratic nature of two primes $p$ and $q$ together into a single elegant formula, making it one of the most beautiful and important theorems in number theory.
Theorem 8.6 (the law of quadratic reciprocity). If $p$ and $q$ are distinct odd primes, then
$$
\left(\frac{p}{q}\right)\left(\frac{q}{p}\right)=(-1)^{\frac{p-1}{2} \cdot \frac{q-1}{2}}
$$
Before we prove this theorem, let’s spend some time getting a sense of the power behind this remarkable formula. With considerable effort Euler could deduce, as we just saw, that 5 is a quadratic residue of the prime 239. In Problem 8.16, we see that, without too much trouble, Gauss’s lemma can be used to reach the same conclusion. The law of quadratic reciprocity, however, turns this same question into pure calculation.
Of course, calculations become routine only once you get the hang of them. Here is how this one goes. First, note that $\left(\frac{239}{5}\right)=\left(\frac{4}{5}\right)=1$. This is because $239 \equiv 4(\bmod 5)$, and then because $4=2^2$ is a quadratic residue of 5 (or of any other prime, for that matter). So, by the law of quadratic reciprocity, since $\left(\frac{239}{5}\right)=1$, the calculation becomes
$$
\left(\frac{5}{239}\right)=\left(\frac{5}{239}\right)\left(\frac{239}{5}\right)=(-1)^{\frac{5-1}{2} \frac{239-1}{2}}=(-1)^{2 \cdot 119}=1 \text {, }
$$
and so 5 is a quadratic residue of 239.
This is a good time to think about why Theorem 8.6 is called a reciprocity law. In this example, we were asking whether 5 is a quadratic residue modulo 239. How did we answer that question? We did it by answering the much easier question: is 239 a quadratic residue modulo $5 ?$ (The answer was yes, because $239 \equiv 4(\bmod 5)$, and 4 is obviously a quadratic residue.) In other words, we turned the question on its head. That’s why this is called a reciprocity law. Theorem 8.6 allows us to discover the quadratic nature of $p$ modulo $q$ by looking at the quadratic nature of $q$ modulo $p$, which may be easy.
数学代写|数论作业代写number theory代考|Factoring
As for the problem of factoring a number $n$ into its prime factors, Gauss went on to say, “we must confess that all methods that have been proposed thus far are either restricted to very special cases or are so laborious and difficult that even for numbers that do not exceed the limits of tables constructed by estimable men, they try the patience of even the practiced calculator. And these methods do not apply at all to larger numbers.”
It really is extraordinary that, more than two hundred years later, and with fast, powerful computers available to us, we still have exactly the same complaint that Gauss did: factoring is too hard, and takes way too long.
In 1977, Ronald L. Rivest, Adi Shamir, and Leonard Adleman invented a public key encryption system that exploits our inability to factor large composite numbers. These RSA public key systems make possible millions of transactions that take place every day; for example, they protect your credit card number when you buy a plane ticket online. In Chapter 13 we will see that these RSA encryption systems are a direct application of Euler’s theorem, Theorem 7.1. So, you might want to give Euler a little thank you the next time you purchase something online, or make that wire transfer to your offshore account in the Cayman Islands.
In Chapter 13 we will also see that these public key encryption systems work precisely because it is hard to factor large numbers. But why is factoring so hard? Well, the basic strategy, or algorithm, is to try to divide a number $n$ by each of the primes $2,3,5,7,11, \ldots$, up to $\sqrt{n}$ until you find a prime factor $p$. Then you repeat the process on the number $\frac{n}{p}$. The problem is that, as simple as this strategy is, this is an example of what is called an exponential-time algorithm in the sense that if you double the number of digits in the number $n$, then you roughly sauare the amount of time the algorithm takes.

数论作业代写
数学代写|数论作业代写number theory代考|The Law of Quadratic Reciprocity
事实上,欧拉猜想相当于二次互易定律,该定律是由勒让德于1785年首次提出的,它将两个素数$p$和$q$的二次性质联系在一起,形成了一个简洁的公式,使其成为数论中最美丽、最重要的定理之一。
定理8.6(二次互易律)。如果$p$和$q$是不同的奇素数,则
$$
\left(\frac{p}{q}\right)\left(\frac{q}{p}\right)=(-1)^{\frac{p-1}{2} \cdot \frac{q-1}{2}}
$$
在我们证明这个定理之前,让我们花点时间了解一下这个非凡公式背后的力量。欧拉费了很大的努力,就像我们刚才看到的,推导出5是质数239的二次余数。在习题8.16中,我们看到,不用太麻烦,高斯引理就可以得到同样的结论。然而,二次互易法则把同样的问题变成了纯粹的计算。
当然,只有掌握了计算的窍门,计算才会成为例行公事。这是怎么回事。首先,请注意$\left(\frac{239}{5}\right)=\left(\frac{4}{5}\right)=1$。这是因为$239 \equiv 4(\bmod 5)$,然后因为$4=2^2$是5的二次余数(或者其他质数)。因此,根据二次互易律,从$\left(\frac{239}{5}\right)=1$开始,计算变成
$$
\left(\frac{5}{239}\right)=\left(\frac{5}{239}\right)\left(\frac{239}{5}\right)=(-1)^{\frac{5-1}{2} \frac{239-1}{2}}=(-1)^{2 \cdot 119}=1 \text {, }
$$
所以5是239的二次余数。
现在是思考为什么定理8.6被称为互易律的好时机。在这个例子中,我们问5是否是对239取模的二次余数。我们是怎么回答这个问题的?我们通过回答一个更简单的问题来解决这个问题:239是对$5 ?$取模的二次余数吗(答案是肯定的,因为$239 \equiv 4(\bmod 5)$,而4显然是二次余数。)换句话说,我们把问题颠倒过来了。这就是为什么它被称为互易定律。定理8.6允许我们通过查看$q$ modulo $p$的二次性质来发现$p$ modulo $q$的二次性质,这可能很容易。
数学代写|数论作业代写number theory代考|Factoring
至于把一个数字$n$分解成它的质因数的问题,高斯接着说,“我们必须承认,到目前为止提出的所有方法,要么局限于非常特殊的情况,要么是如此费力和困难,以至于即使是那些没有超出由值得尊敬的人构建的表格限制的数字,它们也考验着即使是熟练的计算器的耐心。这些方法根本不适用于更大的数字。”
两百多年后,当我们拥有了快速、强大的计算机时,我们仍然有和高斯一样的抱怨:分解太难了,而且耗时太长。
1977年,Ronald L. Rivest、Adi Shamir和Leonard Adleman发明了一个公钥加密系统,该系统利用了我们无法分解大合数的缺陷。这些RSA公钥系统使每天发生的数百万笔交易成为可能;例如,当你在网上购买机票时,他们会保护你的信用卡号码。在第13章中,我们将看到这些RSA加密系统是欧拉定理7.1的直接应用。所以,下次你在网上购物的时候,或者把钱电汇到你在开曼群岛的离岸账户的时候,你可能想对欧拉说声谢谢。
在第13章中,我们还将看到这些公钥加密系统精确地工作,因为很难分解大数。但为什么保理这么难呢?基本的策略,或者说算法,就是试着用一个数字$n$除以每个质数$2,3,5,7,11, \ldots$,直到$\sqrt{n}$,直到你找到一个质数因子$p$。然后对数字$\frac{n}{p}$重复此过程。问题是,虽然这个策略很简单,但这是一个所谓的指数时间算法的例子如果你把$n$这个数字的位数翻倍,那么你大致就等于算法所花费的时间。
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金融工程代写
金融工程是使用数学技术来解决金融问题。金融工程使用计算机科学、统计学、经济学和应用数学领域的工具和知识来解决当前的金融问题,以及设计新的和创新的金融产品。
非参数统计代写
非参数统计指的是一种统计方法,其中不假设数据来自于由少数参数决定的规定模型;这种模型的例子包括正态分布模型和线性回归模型。
广义线性模型代考
广义线性模型(GLM)归属统计学领域,是一种应用灵活的线性回归模型。该模型允许因变量的偏差分布有除了正态分布之外的其它分布。
术语 广义线性模型(GLM)通常是指给定连续和/或分类预测因素的连续响应变量的常规线性回归模型。它包括多元线性回归,以及方差分析和方差分析(仅含固定效应)。
有限元方法代写
有限元方法(FEM)是一种流行的方法,用于数值解决工程和数学建模中出现的微分方程。典型的问题领域包括结构分析、传热、流体流动、质量运输和电磁势等传统领域。
有限元是一种通用的数值方法,用于解决两个或三个空间变量的偏微分方程(即一些边界值问题)。为了解决一个问题,有限元将一个大系统细分为更小、更简单的部分,称为有限元。这是通过在空间维度上的特定空间离散化来实现的,它是通过构建对象的网格来实现的:用于求解的数值域,它有有限数量的点。边界值问题的有限元方法表述最终导致一个代数方程组。该方法在域上对未知函数进行逼近。[1] 然后将模拟这些有限元的简单方程组合成一个更大的方程系统,以模拟整个问题。然后,有限元通过变化微积分使相关的误差函数最小化来逼近一个解决方案。
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随机分析代写
随机微积分是数学的一个分支,对随机过程进行操作。它允许为随机过程的积分定义一个关于随机过程的一致的积分理论。这个领域是由日本数学家伊藤清在第二次世界大战期间创建并开始的。
时间序列分析代写
随机过程,是依赖于参数的一组随机变量的全体,参数通常是时间。 随机变量是随机现象的数量表现,其时间序列是一组按照时间发生先后顺序进行排列的数据点序列。通常一组时间序列的时间间隔为一恒定值(如1秒,5分钟,12小时,7天,1年),因此时间序列可以作为离散时间数据进行分析处理。研究时间序列数据的意义在于现实中,往往需要研究某个事物其随时间发展变化的规律。这就需要通过研究该事物过去发展的历史记录,以得到其自身发展的规律。
回归分析代写
多元回归分析渐进(Multiple Regression Analysis Asymptotics)属于计量经济学领域,主要是一种数学上的统计分析方法,可以分析复杂情况下各影响因素的数学关系,在自然科学、社会和经济学等多个领域内应用广泛。
MATLAB代写
MATLAB 是一种用于技术计算的高性能语言。它将计算、可视化和编程集成在一个易于使用的环境中,其中问题和解决方案以熟悉的数学符号表示。典型用途包括:数学和计算算法开发建模、仿真和原型制作数据分析、探索和可视化科学和工程图形应用程序开发,包括图形用户界面构建MATLAB 是一个交互式系统,其基本数据元素是一个不需要维度的数组。这使您可以解决许多技术计算问题,尤其是那些具有矩阵和向量公式的问题,而只需用 C 或 Fortran 等标量非交互式语言编写程序所需的时间的一小部分。MATLAB 名称代表矩阵实验室。MATLAB 最初的编写目的是提供对由 LINPACK 和 EISPACK 项目开发的矩阵软件的轻松访问,这两个项目共同代表了矩阵计算软件的最新技术。MATLAB 经过多年的发展,得到了许多用户的投入。在大学环境中,它是数学、工程和科学入门和高级课程的标准教学工具。在工业领域,MATLAB 是高效研究、开发和分析的首选工具。MATLAB 具有一系列称为工具箱的特定于应用程序的解决方案。对于大多数 MATLAB 用户来说非常重要,工具箱允许您学习和应用专业技术。工具箱是 MATLAB 函数(M 文件)的综合集合,可扩展 MATLAB 环境以解决特定类别的问题。可用工具箱的领域包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波、仿真等。