数学代写|数论作业代写number theory代考|Primes as Sums of Two Squares

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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  • Foundations of Data Science 数据科学基础
数学代写|数论作业代写number theory代考|Primes as Sums of Two Squares

数学代写|数论作业代写number theory代考|Primes as Sums of Two Squares

With Fermat’s little theorem in hand, we are now ready to see how Fermat finished his proof of Theorem 5.1, or, as he called it, his fundamental theorem on right-angled triangles. In the same letter to Huygens, in 1659, in which Fermat mentioned using his method of infinite descent to prove negative assertions such as Theorem 1.2, his theorem that no Pythagorean triangle has square area, he writes:
For a long time I was unable to apply my method to affirmative questions… so much so that when it occurred to me to prove that every prime number which is one more than a multiple of 4 is a sum of two squares I found myself in a good deal of trouble. But finally a line of thought gone over many times showed me a light which did not fail, and affirmative questions surrendered to my method.
We do not have the details of Fermat’s proof, only the briefest description to Huygens in this letter that a version of infinite descent was used. In a standard infinite descent proof you would argue that if one prime of the form $4 n+1$ was not a sum of two squares, then smaller and smaller primes of the same form could be found, none being a sum of two squares, until eventually reaching the smallest such prime, 5 , which then also would not be a sum of two squares. But, since $5=2^2+1^2$ is clearly a sum of two squares, this contradiction would prove the theorem.

Perhaps you can see why Fermat found himself in “a good deal of trouble.” It isn’t clear how you can take a given prime of the form $4 n+1$ that is not a sum of two squares, and produce a smaller prime of the same form that is also not a sum of two squares. Nevertheless, descent can still be used here, and to see the main idea let’s look at an example. We will illustrate a general process by writing the prime 89 as a sum of two squares. The first thing we do-and this will require proof that we can always do this-is to find a number $a$ such that $a^2+1 \equiv 0(\bmod 89)$-or, equivalently, we can write this as $a^2 \equiv-1(\bmod 89)$.

In this case, $a=34$ works, since $34^2+1=1156+1=1157=13 \cdot 89$.
So we can write
$13 \cdot 89=34^2+1^2$

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As mentioned earlier, Fermat knew by 1640 exactly which numbers could be written as a sum of two squares. What do we know at this point?

We know that no prime of the form $4 n+3$ can be written as a sum of two squares. We also know, because of Theorem 5.1 and the fundamental identity of Fibonacci, that any number whose prime decomposition consists only of primes of the form $4 n+1$ can be written as a sum of two squares.
But what about numbers such as
$$
2541=3 \cdot 7 \cdot 11^2, \quad 3185=5 \cdot 7^2 \cdot 13, \quad 3575=5^2 \cdot 11 \cdot 13,
$$
whose prime decompositions include primes of the form $4 n+3$ ? Can we tell by looking at the prime decomposition of a number whether it can, or can’t, be written as a sum of two squares?

The following theorem tells us how to do that. We do not have Fermat’s proof of this result; the proof here is based on that given by Euler in 1742, but Fermat surely must have used a very similar argument.

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数论作业代写

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有了费马的小定理,我们现在准备看看费马是如何完成他的定理5.1的证明的,或者,正如他所说的,他关于直角三角形的基本定理。在1659年给惠更斯的信中,费马提到用他的无限下降法来证明否定的断言,比如定理1.2,他的定理勾股定理没有平方面积,他写道:
在很长一段时间里,我无法将我的方法应用到肯定问题中……以至于当我想到要证明比4大1的质数是两个平方和时,我发现自己陷入了很大的麻烦。但最后,经过多次思考,我终于有了一个不会失败的想法,我的方法解决了一些肯定的问题。
我们没有费马证明的细节,只有在这封信中对惠更斯最简短的描述,即使用了无限下降的一个版本。在标准的无限下降证明中,你会争辩说,如果一个形式为$4 n+1$的质数不是两个平方和,那么可以找到越来越小的相同形式的质数,没有一个是两个平方和,直到最终达到最小的质数5,它也不是两个平方和。但是,因为$5=2^2+1^2$显然是两个平方和,这个矛盾可以证明定理。

也许你能明白为什么费马发现自己陷入了“一大堆麻烦”。我们还不清楚如何取一个形式为$4 n+1$的非平方和的素数,并得到一个更小的形式为相同形式的非平方和的素数。尽管如此,这里仍然可以使用descent,为了了解主要思想,让我们看一个例子。我们将通过把质数89写成两个平方和来说明一个一般的过程。我们要做的第一件事是——这需要证明我们总是能做到——找到一个数字$a$使得$a^2+1 \equiv 0(\bmod 89)$——或者,等价地,我们可以把它写成$a^2 \equiv-1(\bmod 89)$。

在这种情况下,$a=34$可以工作,因为$34^2+1=1156+1=1157=13 \cdot 89$。
所以我们可以写
$13 \cdot 89=34^2+1^2$

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如前所述,费马在1640年就确切地知道哪些数字可以写成两个平方和。现在我们知道什么?

我们知道,$4 n+3$这种形式的质数不能写成两个平方和。我们还知道,由于定理5.1和斐波那契的基本恒等式,任何质数分解只由$4 n+1$形式的质数组成的数都可以写成两个平方和。
但是像
$$
2541=3 \cdot 7 \cdot 11^2, \quad 3185=5 \cdot 7^2 \cdot 13, \quad 3575=5^2 \cdot 11 \cdot 13,
$$
谁的质数分解包括$4 n+3$形式的质数?我们能通过观察一个数的质数分解来判断它是否可以写成两个平方和吗?

下面的定理告诉我们怎么做。我们没有费马对这个结果的证明;这里的证明是基于欧拉在1742年给出的,但费马肯定用了一个非常相似的论证。

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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)。

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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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