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区分高斯和

Distinguishing Gauss sums

Moshe Adrian, Jack Diamond, Kenneth Kramer, Geo Kam-Fai Tam

arXiv 2609.28211首次发表:更新:

发表机构

Queens College, CUNY; Xiamen University Malaysia(纽约市立大学皇后学院; 厦门大学马来西亚分校)

机构由 AI 辅助整理,请以论文原文为准。

AI 中文总结

本文研究有限域上高斯和相等何时蕴含特征为 Frobenius 共轭,利用 Stickelberger 分解给出可检验判据,并证明阶为 q-1 或 (q-1)/2 时成立。

AI 中文摘要

设 $\F_q$ 为素数 $p$ 的 $q = p^f$ 阶有限域。若 $G(χ)$ 是 $\F_q^\times$ 上乘法特征 $χ$ 对应的高斯和,则 $G(χ) = G(χ^p)$。我们研究其逆问题:高斯和相等 $G(χ_2) = G(χ_1)$ 何时蕴含存在整数 $j$ 使得 $χ_2 = χ_1^{p^j}$。若 $χ_2 = χ_1^{p^j}$,则称 $χ_1$ 与 $χ_2$ 为 Frobenius 共轭。我们利用分圆域中理想的 Stickelberger 分解,基于 $p$-进数字展开,给出一个易于检验的高斯和相等判据。作为应用,我们发展若干条件,在这些条件下 $\F_q^\times$ 上特征之间的高斯和相等可由 Frobenius 共轭解释。例如,若 $χ_1$ 的阶为 $q-1$ 或 $\frac{1}{2}(q-1)$ 且 $G(χ_2) = G(χ_1)$,则 $χ_1$ 与 $χ_2$ 为 Frobenius 共轭。我们还包含若干例子,基于 R.J. Evans 对某些“纯”高斯和的显式求值。

英文摘要

Let $\F_q$ be the field of order $q = p^f$ for prime $p$. If $G(χ)$ is the Gauss sum attached to a multiplicative character $χ$ on $\F_q^\times$, then $G(χ) = G(χ^p)$. We investigate the converse question: when does the equality of Gauss sums $G(χ_2) = G(χ_1)$ imply that $χ_2 = χ_1^{p^j}$ for some integer $j$. If $χ_2 = χ_1^{p^j}$, we say that $χ_1$ and $χ_2$ are Frobenius-conjugate. We use the Stickelberger factorization of ideals in cyclotomic fields to give an easily testable criterion for equality of Gauss sums, based on $p$-adic digit expansion. As an application, we develop several conditions under which Gauss sum equalities between characters on $\F_q^\times$ are explained by Frobenius-conjugacy. For example, if $χ_1$ has order $q-1$ or $\frac{1}{2}(q-1)$ and $G(χ_2) = G(χ_1)$, then $χ_1$ and $χ_2$ are Frobenius-conjugate. We also include several examples, based on the explicit evaluation of certain {\em pure} Gauss sums by R.J. Evans.

CommentsAccepted by Springer Proceedings in Mathematics and Statistics: Representations of p-adic groups and noncommutative geometry

论文原文

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