Processing math: 3%
Now you are in the subtree of Lecture Notes public knowledge tree. 

Сравнения по составному модулю

Предложение. Если pP{2}, то \exists x\colon x^2 \equiv a \pmod{p^\alpha } \iff \exists x\colon x^2 \equiv a \pmod p.

\blacktriangle
(\Rightarrow)
Если x^2 \equiv a\ (p^\alpha ) имеет решение x_0, то x_0^2 - a \equiv 0\ (p^\alpha ) \Rightarrow x_0^2 - a \equiv 0\ (p).

(\Leftarrow)
Будем доказывать \alpha = 2 (случай \alpha > 2 аналогичен).

Рассмотрим x^2 \equiv a\ (p^2).

Пусть \tilde{x} — решение x^2 \equiv a\ (p).

Пусть x = \tilde{x} + tp \equiv \tilde{x}\ (p).

(\tilde{x} + tp)^2 - a \equiv 0\ (p^2).

\tilde{x}^2 - a + 2tp\tilde{x} + tp^2 \equiv 0\ (p^2).

\tilde{x}^2 - a + 2tp\tilde{x} \equiv 0\ (p^2).

\tilde{x}^2 - a представим в виде lp (т.к. \tilde x^2 \equiv a\ (p)).

\newcommand{\divby}{\mathop{\smash{\vdots}}}
lp + 2t\tilde{x}p \divby p^2.

l + 2t\tilde{x} \equiv 0\ (p).

2\tilde{x}t \equiv -l\ (p). 2\tilde{x} \neq 0 \Rightarrow уравнение имеет решение t (если p — чётно, то решения может не существовать).

Так как все переходы эквивалентны, то решение будет решением (\tilde{x} + tp)^2 - a \equiv 0\ (p^2).
\blacksquare

Предложение. Если a \equiv 1\ (8), то a — вычет mod 2^\alpha .