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2015 | OriginalPaper | Buchkapitel

2. Gauss’s Proof by Mathematical Induction

verfasst von : Oswald Baumgart

Erschienen in: The Quadratic Reciprocity Law

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

1. Gauss distinguishes in his first proof, just as Legendre, eight different cases according to the different nature of the primes in question, so that the actual proof is seperated into eight proofs. The eight individual cases are:
1.
If \(q = 4n + 1\), \(p = 4n + 1\) and \((\frac{p} {q}) = 1\), then we have to prove that \((\frac{q} {p}) = 1\);
 
2.
If \(q = 4n + 1\), \(p = 4n + 3\) and \((\frac{p} {q}) = 1\), then we have to prove that \((\frac{q} {p}) = 1\);
 
3.
If \(q = 4n + 1\), \(p = 4n + 1\) and \((\frac{p} {q}) = -1\), then we have to prove that \((\frac{q} {p}) = -1\);
 
4.
If \(q = 4n + 1\), \(p = 4n + 3\) and \((\frac{p} {q}) = -1\), then we have to prove that \((\frac{q} {p}) = -1\);
 
5.
If \(q = 4n + 3\), \(p = 4n + 3\) and \((\frac{p} {q}) = 1\), then we have to prove that \((\frac{q} {p}) = -1\);
 
6.
If \(q = 4n + 3\), \(p = 4n + 1\) and \((\frac{p} {q}) = 1\), then we have to prove that \((\frac{q} {p}) = 1\);
 
7.
If \(q = 4n + 3\), \(p = 4n + 3\) and \((\frac{p} {q}) = -1\), then we have to prove that \((\frac{q} {p}) = 1\);
 
8.
If \(q = 4n + 3\), \(p = 4n + 1\) and \((\frac{p} {q}) = -1\), then we have to prove that \((\frac{q} {p}) = -1\).
 

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Fußnoten
1
From now on, we shall omit the word “quadratic” from quadratic residue, nonresidue, reciprocity law if it is clear what we are talking about.
 
2
The proof of the formula \((2/p) = (-1)^{(p^{2}-1)/8 }\) can be found on p. 71 ff.
 
3
[FL] The original reads: \(q - 2 = 8\nu - 1\).
 
4
[FL] Baumgart does not explain the disappearance of k from the numerator in (2.3) below. Of course, since k is coprime to \(M = (2m + 1)!\) we see that z is an integer if and only if zk is one.
 
Literatur
11.
Zurück zum Zitat P.G.L. Dirichlet, Über den ersten der von Gauss gegebenen Beweise des Reciprocitätsgesetzes in der Theorie der quadratischen Reste, J. Reine Angew. Math. 47 (1854), 139–150; Werke II, 121–138; cf. p. P.G.L. Dirichlet, Über den ersten der von Gauss gegebenen Beweise des Reciprocitätsgesetzes in der Theorie der quadratischen Reste, J. Reine Angew. Math. 47 (1854), 139–150; Werke II, 121–138; cf. p.
25.
Zurück zum Zitat C.F. Gauß, Disquisitiones Arithmeticae, Braunschweig 1801; cf. p. C.F. Gauß, Disquisitiones Arithmeticae, Braunschweig 1801; cf. p.
Metadaten
Titel
Gauss’s Proof by Mathematical Induction
verfasst von
Oswald Baumgart
Copyright-Jahr
2015
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-319-16283-6_2