Summatio quarandum serierum singularium

 EPUB   MOBI   PDF   RTF   TXT
Summatio Quarandum Serierum Singularium
1811
editio: incognita
fons: incognitus

1. recensere

Inter veritates insigniores, ad quas theoria divisionis circuli aditum aperuit, locum haud ultimum sibi vindicat summatio in Disquiss. Arithmet. art. 356 proposita, non modo propter elegantiam suam peculiarem, miramque foecunditatem, quam fusius exponendi occasionem posthac dabit alia disquisitio, sed ideo quoque, quod eius demonstratio rigorosa atque completa difficultatibus haud vulgaribus premitur. Quae sane eo minus exspectari debuissent, quum non tam in ipsum theorema cadant, quam potius in aliquam theorematis limitationem, qua neglecta demonstratio statim in promtu est, facillimeque e theoria in opere isto explicata derivatur. Theorema illic exhibitum est in forma sequente. Supponendo esse numerum primum, denotandoque indefinite omnia residua quadratica ipsius inter limites 1 et incl. sita per , omniaque non-residua inter eosdem limites iacentia per , denique per arcum , et per integrum determinatum quemcunque per non divisibilem, erit

I. pro valore ipsius , qui est formae ,

II. pro valore ipsius , qui est formae ,

Hae summationes l.c. omni rigore demonstratae sunt, neque alia difficultas hic remanet nisi in determinatione signi quantitati radicali praefigendi. Nullo quidem negotio ostendi potest, hoc signum eatenus a numero pendere, quod semper pro cunctis valoribus ipsius , qui sint residua quadratica ipsius , signum idem valere debeat, et contra signum huic oppositum pro omnibus valoribus ipsius , qui sint non-residua quadratica ipsius . Hinc totum negotium in valore versabitur, patetque, quam primum signum pro hoc valore valens innotuerit, pro omnibus quoque reliquis valoribus ipsius signa statim in promtu fore. Verum enim vero in hac ipsa quaestione, quae primo aspectu inter faciliores referenda videtur, in difficultates improvisas incidimus, methodusque, qua ducente sine impedimentis hucusque progressi eramus, auxilium ulterius prorsus denegat.

2. recensere

Haud abs re erit, antequam ulterius progrediamur, quaedam exempla summationis nostrae per calculum numericum evolvisse: huic vero quasdam observationes generales praemittere conveniet.
I. Si in casu eo, ubi est numerus primus formae , omnia residua quadratica ipsius inter 1 et incl. iacentia indefinite per exhibentur, omniaque non-residua inter eosdem limites per , constat, omnes inter ipsos , omnesque inter comprehensos fore: quamobrem quum omnes , , , manifesto totum complexum numerorum , , expleant, omnes cum omnibus iuncti omnes complectentur, et perinde omnes cum omnibus iuncti omnes comprehendent. Hinc erit

Iam quum habeatur , , , , patet sponte fieri
Summatio cosinuum vero hanc formam assumit
unde fieri debebit

II. In casu eo, ubi est formae , complementum cuiusvis residui ad erit non-residuum, complementumque cuiusvis erit residuum; quocirca omnes convenient cum omnibus , omnesque cum omnibus . Hinc colligitur

quare quum omnes et iuncti omnes numeros , , expleant, adeoque fiat , summationes
sponte sunt obviae. Perinde erit
unde patet, quomodo summationum
altera ab altera pendeat.

3. recensere

Ecce iam computum numericum pro aliquot exemplis:
I. Pro adest valor unus ipsius , puta , valorque unus ipsius , puta ; est autem

adeoque , .
II. Pro adsunt tres valores ipsius , puta , , , totidemque valores ipsius , puta , , , unde computamus

Hinc , .
III. Pro habemus quatuor valores ipsius , puta , , , , totidemque valores ipsius , puta , , , . Hinc computantur cosinus

Hinc .

IV. Pro adest valor unicus ipsius , puta , cui respondet

Hinc .
V. Pro adsunt valores tres ipsius , puta , , : hinc habentur sinus

VI. Pro valores ipsius sunt , , , , , quibus respondent sinus

VII. Pro valores ipsius sunt , , , , , , , , , quibus respondent sinus

4. recensere

In omnibus hisce exemplis quantitas radicalis signum positivum obtinet, idemque facile pro valoribus maioribus , etc. confirmatur, unde fartis iam probabilitas oritur, hoc generaliter perinde se habere. Sed demonstratio huius phaenomeni e principiis l.c. expositis peti nequit, plenissimoque iure altioris indaginis aestimanda est. Propositum itaque huius commentationis eo tendit, ut demonstrationem rigorosam huius elegantissimi theorematis, per plures annos olim variis modis incassum tentatam, tandemque per considerationes singulares satisque subtiles feliciter perfectam in medium proferamus, simulque theorema ipsum salva seu potius aucta elegantia sua ad longe maiorem generalitatem evehamus. Coronidis denique loco nexum mirabilem arctissimum inter hanc summationem aliudque theorema arithmeticum gravissimum docebimus. Speramus, hasce disquisitiones non modo per se geometris gratas fore, sed methodos quoque, per quas haec omnia efficere licuit, quaeque in aliis quoque occasionibus utiles esse poterunt, ipsorum attentione dignas visum iri.

5. recensere

Petita est demonstratio nostra e consideratione generis singularis progressionum, quarum termini pendent ab expressionibus talibus

Brevitatis caussa talem fractionem per denotabimus, et primo quasdam observationes generales circa huiusmodi functiones praemittemus.

I. Quoties est integer positivus minor quam , functio manifesto evanescit, numeratore factorem implicante. Pro , factores in numeratore identici erunt ordine inverso cum factoribus in denominatore, unde erit : denique pro casu eo, ubi est integer positivus maior quam , habentur formulae

sive generaliter

II. Porro facile confirmatur, haberi generaliter

quamobrem, quum perinde sit
quae series continuari poterit usque ad
siquidem est integer positivus maior quam , erit

Hinc patet, si pro aliquo valore determinato ipsius quaevis functio integra sit, existente integro positivo, etiam quamvis functionem integram evadere debere. Quare quum suppositio illa pro locum habeat, eadem etiam pro valebit, atque hinc etiam pro etc., i.e. generaliter pro valore quocunque integro positivo ipsius erit functio integra, sive productum

divisibile per

6. recensere

Duas iam progressiones considerabimus, quae ambae ad scopum nostrum ducere possunt. Progressio prima haec est

sive
quam brevitatis caussa per denotabimus. Primo statim obvium est, quoties sit numerus integer positivus, hanc seriem post terminum suum (qui fit ) abrumpi, adeoque in hoc casu summam fieri debere functionem finitam integram ipsius . Porro per art. 5. II. patet, generaliter pro valore quocunque ipsius haberi
adeoque
Sed manifesto fit
unde deducimus aequationem

7. recensere

Quum pro fiat , per formulam modo inventam erit

sive generaliter pro valore quocunque pari ipsius

Contra quum pro fiat , erit etiam

sive generaliter pro valore quocunque impari ipsius

Ceterum summatio posterior iam inde derivari potuisset, quod in progressione

terminus ultimus primum destruit, penultimus secundum etc.

8. recensere

Ad scopum quidem nostrum sufficit casus is, ubi est integer positivus impar: sed propter rei singularitatem etiam de casibus iis, ubi vel fractus vel negativus est, pauca adiecisse haud poenitebit. Manifesto tunc series nostra haud amplius abrumpetur, sed in infinitum excurret, facileque insuper perspicitur, divergentem eam fieri, quoties ipsi valor minor quam 1 tribuatur, quapropter ipsius summatio ad valores ipsius qui sint maiores quam 1 restringi debebit.

Per formulam [1] art. 6. habemus

ita ut valor functionis etiam pro valore negativo integro pari ipsius in terminis finitis assignabilis sit. Pro reliquis vero valoribus ipsius functionem in productum infinitum sequenti modo convertemus.

Crescente in valorem negativum infinitum, functio transit in

Haec itaque series aequalis est producto infinito
Porro quum generaliter sit
erit
quos factores tandem continuo magis ad unitatem convergere palam est.

Attentionem peculiarem meretur casus , ubi fit

Haec itaque series aequatur producto infinito
sive scribendo pro , erit
Haec aequalitas inter duas expressiones abstrusiores, ad quas alia occasione reveniemus, valde sane est memorabilis.

9. recensere

Secundo loco considerabimus progressionem hancce

sive
quam per denotabimus. Restringemus hanc disquisitionem ad casum eum, ubi est integer positivus, ita ut haec quoque series semper abrumpatur cum termino , qui est . Quum sit
progressio ita quoque exhiberi poterit:
Hinc fit
Quare quum habeatur (art. 5. II)
provenit
Sed fit : quamobrem erit
sive generaliter

10. recensere

Praemissis hisce disquisitionibus praeliminaribus iam propius ad propositum nostrum accedamus. Quum pro valore primo ipsius quadrata , , omnia inter se incongrua sint secundum modulum , patet, illorum residua minima secundum hunc modulum cum numeris identica esse debere, adeoque

Perinde quum eadem quadrata ordine inverso congrua sint his ,,, etiam erit
Statuendo itaque
erit
Hinc patet, summationes, quales in art. 1. propositae sunt, pendere a summatione serierum et , quocirca, missis illis, disquisitionem nostram his adaptabimus, eaque generalitate absolvemus, ut non modo valores primos ipsius , sed quoscunque compositos complectatur. Numerum autem supponemus ad primum esse: nullo enim negotio casus is, ubi et divisorem communem haberent, ad hunc reduci poterit.

11. recensere

Designemus quantitatem imaginariam per , statuamusque

unde erit , sive radix aequationis . Facile perspicietur, omnes numeros , , per non divisibiles atque inter se secundum modulum incongruos esse: hinc potestates ipsius
omnes erunt inaequales, singulae vero quoque aequationi satisfacient. Hanc ob caussam hae potestates omnes radices aequationis repraesentabunt.

Hae conclusiones non valerent, si divisorem communem haberet cum . Si enim esset talis divisor communis, foret per divisibilis, adeoque potestas inferior quam , puta , unitati aequalis. In hoc itaque casu potestates ipsius ad summum radices aequationis exhibebunt, et quidem revera tot radices diversas sistent, si est divisor communis maximus numerorum , . In casu nostro, ubi et supponuntur inter se primi, commode dici potest radix propria aequationis : contra in casu altero, ubi et haberent divisorem communem (maximum) , vocaretur radix impropria illius aequationis, manifesto autem tunc eadem foret radix propria aequationis . Radix impropria simplicissima est unitas, in eoque casu, ubi est numerus primus, impropriae aliae omnino non dabuntur.

12. recensere

Quodsi iam statuimus

patet fieri , adeoque esse partem realem ipsius , atque prodire ex parte imaginaria ipsius factore suppresso. Totum itaque negotium reducitur ad inventionem summae : ad hunc finem vel series in art. 6 considerata, vel ea quam in art. 9 summare docuimus, adhiberi potest, prior tamen minus idonea est in casu eo, ubi est numerus par. Nihilominus lectoribus gratum fore speramus, si casum eum, ubi impar est, secundum methodum duplicem tractemus.

Supponamus itaque primo, esse numerum imparem, designare radicem propriam aequationis quamcunque, et in functione statui , atque . Hinc patet fieri

usque ad
(Haud superfluum erit monere, has aequationes eatenus tantum valere, quatenus supponitur radix propria: si enim esset radix impropria, in quibusdam illarum fractionum numerator et denominator simul evanescerent, adeoque fractiones indeterminatae fierent).

Hinc deducimus aequationem sequentem

Eadem aequatio etiamnum valebit, si pro substituitur , designante integrum quemcunque ad primum: tunc enim etiam erit radix propria aequationis . Scribamus itaque pro , sive quod idem est , eritque

Multiplicemus utramque partem huius aequationis per
prodibitque, propter
aequatio sequens
aut, partibus membri primi aliter dispositis,

13. recensere

Factores membri secundi aequationis [5] ita quoque exhiberi possunt

usque ad
quo pacto aequatio ista hanc formam assumit:
Multiplicando hanc aequationem per [5] in forma primitiva, prodit
ubi est vel vel , prout est formae , vel formae . Hinc
Sed nullo negotio perspicitur, , , exhibere omnes radices aequationis , radice excepta, unde locum habere debebit aequatio identica indefinita
Quamobrem statuendo , fiet
et quum manifesto sit , aequatio nostra transit in hanc
In casu itaque eo, ubi est formae , fiet
Contra in casu altero, ubi est formae , fiet

14. recensere

Methodus art. praec. valorem tantummodo absolutum aggregatorum , assignat, ambiguumque linquit, utrum statuere oporteat in casu priori atque in casu posteriori , an . Hoc autem, saltem pro casu eo ubi , ex aequatione [5] sequenti modo decidere licebit. Quum sit, pro ,

aequatio ista transmutatur in
Iam in casu eo, ubi est formae , in serie numerorum imparium
reperiuntur , qui sunt minores quam , hisque manifesto respondent sinus positivi; contra reliqui erunt maiores quam , hisque sinus negativi respondebunt: quapropter productum omnium sinuum statuendum est aequale producto e quantitate positiva in multiplicatorem , adeoque aequalis erit producto e quantitate reali positiva in sive in 1, quoniam , atque per 4 divisibilis: i.e. quantitas erit realis positiva, unde necessario esse debebit

In casu altero, ubi est formae in serie numerorum imparium

priores erunt minores quam , reliqui autem maiores. Hinc inter sinus arcuum negativi erunt , adeoque erit productum ex in quantitatem realem positivam in ; factor tertius est , qui cum primo iunctus producit , quoniam . Quamobrem necessario erit

15. recensere

Iam ostendemus, quo pacto eaedem conclusiones e progressione in art. 9 considerata deduci possint. Scribamus in aequ. [4] pro , , eritque

usque ad terminum
Quodsi hic pro accipitur radix propria aequationis , puta , atque simul statuitur , erit
usque ad
ubi notandum, nullum denominatorum , etc. fieri . Hinc aequatio [7] hancce formam assumit
Multiplicando in membro secundo huius aequationis terminum primum per ultimum, secundum per penultimum etc., habemus
Ex his productis partialibus facile perspicietur conflari productum
quod itaque erit
Haec aequatio identica est cum aequ. [5] in art. 12 e progressione prima derivata, ratiociniaque dein reliqua eodem modo adstruentur, ut in artt. 13 et 14.

16. recensere

Transimus ad casum alterum, ubi est numerus par. Sit primo formae sive impariter par, patetque, numeros , , etc. sive generaliter per divisos producere quotientes impares, adeoque secundum modulum congruos fieri ipsi . Hinc colligitur, si sit radix propria aequationis , adeoque , fieri

Hinc in progressione
terminus destruet primum, sequens secundum etc., adeoque erit

17. recensere

Superest casus, ubi est formae sive pariter par. Hic generaliter divisibilis erit per , adeoque

Hinc in serie
terminus aequalis erit primo, sequens secundo etc., ita ut fiat

Iam supponamus, in aequ. [7] art. 15 statui , et pro accipi radicem propriam aequationis , puta . Tunc perinde ut in art. 15 aequatio sequentem formam obtinet:

sive

Porro quum sit , adeoque

productumque e factoribus ,, etc. usque ad fiat , aequatio praecedens ita quoque exhiberi potest

Quum habeatur

erit
adeoque
Multiplicando hunc valorem ipsius per prius inventum, adiungendoque utrimque factorem , prodit
Sed fit
Unde tandem concluditur
Iam facile perspicietur, esse vel vel , prout scilicet vel formae sit, vel formae . Et quum sit
erit in casu eo, ubi est formae ,
in casu altero autem, ubi est formae ,

18. recensere

Methodus art. praec. valores absolutos functionum , suppeditavit, conditionesque assignavit, sub quibus signa aequalia vel opposita illis tribuenda sint: sed signa ipsa hinc nondum determinantur. Hoc pro eo casu, ubi statuitur , sequenti modo supplebimus.

Statuamus , ita ut fiat , patetque, propter aequationem [8] ita exhiberi posse

sive factoribus alio ordine dispositis
Iam fit
usque ad
Quamobrem habetur
Cosinus in hoc productum ingredientes manifesto omnes positivi sunt, factor autem fit . Hinc colligimus, esse productum ex in quantitatem realem positivam, unde necessario esse debebit

19. recensere

Operae pretium erit, omnes summationes hactenus evolutas, hic in unum conspectum colligere. Generaliter scilicet est

prout est formae


et in casu eo, ubi supponitur , quantitati radicali signum positivum tribui debet. Omni itaque iam rigore ea, quae pro valoribus primis ipsius in art. 3 per inductionem animadverteramus, demonstrata sunt, nihilque superest, nisi ut signa pro valoribus quibuscunque ipsius in omnibus casibus determinare doceamus. Sed antequam hoc negotium in omni generalitate aggredi liceat, primo casus eos, ubi est numerus primus vel numeri primi potestas, propius considerare oportebit.

20. recensere

Sit primo numerus primus impar, patetque per ea, quae in art. 10 exposuimus, esse , si statuatur , denotante ut illic indefinite omnia residua quadratica ipsius inter 1 et contenta. Quodsi quoque per indefinite omnia non-residua quadratica inter eosdem limites exprimimus, nullo negotio perspicitur, omnes numeros congruos fieri secundum modulum vel omnibus vel omnibus (nullo ordinis respectu habito), prout vel residuum sit vel non-residuum. Quamobrem in casu priori erit

adeoque , si est formae , atque , si est formae .

Contra in casu altero, ubi est non-residuum ipsius , erit

Hinc quum manifesto omnes , complexum integrum numerorum , , expleant, adeoque sit
fiet
adeoque , si est formae , atque , si est formae .

Hinc itaque colligitur
primo, si est formae , atque residuum quadraticum ipsius ,

secundo, si est formae , atque non-residuum ipsius ,
tertio, si est formae , atque residuum ipsius ,
quarto, si est formae , atque non-residuum ipsius ,

21. recensere

Sit secundo quadratum altiorve potestas numeri primi imparis , statuaturque , ita ut sit vel vel . Hic ante omnia observare convenit, si sit integer quicunque per non divisibilis, fieri

Hinc facile perspicietur, fieri
Termini enim reliqui progressionis
distribui poterunt in progressiones partiales, quae singulae sint terminorum, et per transformationem modo traditam summas evanescentes conficiant.

Hinc colligitur, in casu eo, ubi fit , sive ubi est potestas numeri primi cum exponente pari, fieri

Contra in casu eo, ubi , sive ubi est potestas numeri primi cum exponente impari, statuemus , unde erit radix propria aequationis , et quidem , ac dein

Sed summa șeriei per art. praec. determinatur, unde sponte concluditur, fieri

signo positivo vel negativo valente, prout fuerit residuum vel non-residuum ipsius .

22. recensere

Facile quoque ex iis, quae in artt. 20. et 21 exposita sunt, derivatur propositio sequens, quae infra usum notabilem nobis praestabit. Statuatur

denotante integrum quemcunque per non divisibilem, eritque in casu eo, ubi , vel ubi est potestas ipsius cum exponente impari,
Patet enim, oriri ex , si pro substituatur ; in casu priori autem et similes erunt, in posteriori dissimiles, quatenus sunt residua vel non-residua ipsius .

In casu eo autem, ubi est potestas ipsius cum exponente pari, manifesto fit , adeoque semper .

23. recensere

In artt. 20, 21, 22 consideravimus numeros primos impares, taliumque potestates: superest itaque casus, ubi est potestas binarii.

Pro manifesto fit .

Pro prodit : hinc , quoties est formae , atque , quoties est formae .

Pro habemus . Hinc erit

Si est altior potestas binarii, statuamus , ita ut sit vel vel , atque maior quam . Hic ante omnia observari debet, si sit integer quicunque per non divisibilis, fieri

Hinc facile perspicietur, fieri
Statuamus , eritque radix aequationis , et quidem dein fiet
Sed summa seriei per ea, quae de casibus , explicavimus, determinatur, unde colligimus
in casu eo, ubi , sive ubi est potestas numeri 4, fieri
quae sunt ipsissimae formulae pro traditae;
in casu eo autem, ubi , sive ubi est potestas binarii cum exponente impari maiori quam 3, fieri
quae quoque prorsus conveniunt cum iis, quae pro tradidimus.

24. recensere

Etiam hic operae pretium erit, rationem summae progressionis

ad determinare, ubi integrum quemcunque imparem denotat. Quum oriatur ex , mutando in , valor ipsius perinde a forma numeri pendebit, ut a forma ipsius . Statuamus , patetque fieri

I. in casu eo, ubi , vel altior potestas binarii cum exponente pari, fieri

II. in casu eo, ubi , vel altior potestas binarii cum exponente impari, fieri

Per praecc. determinatio summae pro iis casibus, ubi est numerus primus vel numeri primi potestas, complete perfecta est: superest itaque, ut eos quoque casus absolvamus, ubi e pluribus numeris primis compositus est, huc viam nobis sternet theorema sequens.

25. recensere

Theorema. Sit n productum e duobus integris positivis inter se primis , , statuaturque

Tum dico fore .

Demonstr. Designet indefinite numeros , , , , indefinite numeros , , , , indefinite numeros , , , . Tunc patet esse

Hinc erit , substituendo pro et omnes valores, omnibus modis inter se combinatos; hinc porro propter , erit . Sed nullo negotio perspicitur, singulos valores ipsius inter se diversos esse, atque alicui valori ipsius aequales. Hinc erit .
Ceterum notandum est, esse radicem propriam aequationis , atque radicem propriam aequationis .

26. recensere

Sit porro productum e tribus numeris inter se primis , , , patetque, si statuatur , etiam et inter se primos fore; adeoque productum e duobus factoribus

Sed quum sit radix propria aequationis , erit ipse factor prior productum ex
si statuitur . Hinc patet, esse productum e factoribus tribus
ubi , , erunt resp. radices propriae aequationum , , .

27. recensere

Hinc facile concluditur generaliter, si sit productum e factoribus quotcunque inter se primis , , etc., fieri productum e totidem factoribus, qui sint

ubi etc. erunt radices propriae aequationum , etc.

28. recensere

Ex his principiis transitus ad determinationem completam ipsius pro valore quocunque ipsius sponte iam obvius est. Decomponatur scilicet in factores , , etc. tales, qui sint vel numeri primi inaequales, vel potestates numerorum primorum inaequalium, statuatur , , etc., eruntque , , etc. radices propriae aequationum , , etc., atque productum e factoribus

Sed hi singuli factores per ea, quae in artt 20, 21, 23 docuimus, determinari poterunt, unde etiam valor producti innotescet. Regulas pro determinandis illis factoribus hic in unum obtutum collegisse haud inutile erit. Quum radix fiat , aggregatum , quod per denotabimus, perinde per numerum determinabitur, ut in disquisitione nostra generali per . Duodecim iam casus sunt distinguendi.

I. Si est numerus primus formae , puta , vel potestas talis numeri primi cum exponente impari, simulque residuum quadraticum ipsius , erit .

II. Si manentibus reliquis est non-residuum quadraticum ipsius , erit .

III. Si est numerus primus formae , puta , vel potestas talis numeri primi cum exponente impari, simulque residuum quadraticum ipsius , erit .

IV. Si, manentibus reliquis ut in III, est non-residuum quadraticum ipsius , erit .

V. Si est quadratum, altiorve potestas numeri primi (imparis) cum exponente pari, erit .

VI. Si , erit .

VII. Si , altiorve potestas binarii cum exponente pari, simulque formae , erit .

VIII. Si, manentibus reliquis ut in VII, est formae , erit .

IX. Si , altiorve potestas binarii cum exponente impari, simulque formae , erit .

X. Si, manentibus reliquis ut in IX, est formae , erit .

XI. Si manentibus reliquis est formae , erit .

XII. Si manentibus reliquis est formae , erit .

29. recensere

Sit exempli caussa , atque . Hic erit

pro , per casum XII,
pro factore 9, per casum V, summa respondens erit
pro factore 5, per casum II, summa respondens erit

pro factore 7, per casum III, summa respondens erit

Hinc fit .

Sit pro eodem valore ipsius , : tunc respondebit

factori 8 summa
factori 9 summa
factori 5 summa

factori 7 summa

Hinc conflatur productum .

30. recensere

Methodus alia, summam generaliter determinandi, petitur ex iis, quae in artt. 22, 24 exposita sunt. Statuamus , atque

ita ut habeatur , , , etc. Tunc erit
productum e factoribus
adeoque productum e factoribus
Iam factor primus determinatus est per disquisitiones supra traditas (art. 19); factores reliqui vero , , etc. prodeunt per formulas artt. 22, 24, quas ut omnia iuncta habeantur, hic denuo colligimus[1]. Duodecim casus hic sunt distinguendi, scilicet
I. Si est numerus primus (impar) , vel talis numeri potestas cum exponente impari, atque residuum quadraticum ipsius , erit factor respondens .

II. Si manentibus reliquis est non-residuum quadraticum ipsius , erit .

III. Si est quadratum numeri primi imparis, altiorve eius potestas cum exponente pari, erit .

IV. Si est , aut altior binarii potestas cum exponente pari, simulque formae , erit .

V. Si, manentibus reliquis ut in IV, est formae , atque formae , erit .

VI. Si, manentibus reliquis ut in IV, est formae , atque formae , erit .

VII. Si est , aut altior binarii potestas cum exponente impari, atque formae , erit .

VIII. Si, manentibus reliquis ut in VII, est formae , erit .

IX. Si, manentibus reliquis ut in VII, est formae , atque formae , erit .

XI. Si, manentibus reliquis ut in VII, est formae , atque formae erit .

XII. Si, manentibus reliquis ut in VII, est formae , atque formae , erit .

Casum eum, ubi , praeterimus; hic quidem foret sive indeterminatus, sed tunc semper .

Factores reliqui , etc. perinde pendent a , etc., ut ab , quatenus in illorum determinationem ingrediuntur.

31. recensere

Secundum hanc methodum alteram exemplum primum art. 29 ita se habet:

Factor fit
Pro factor respondens fit, per casum VIII,
Factori ipsius secundo respondet factor (per casum III.)
Factori respondet factor (per casum II.)

Factori respondet factor (per casum II.)

Hinc conflatur productum , ut in art. 29.

32. recensere

Quum valor ipsius per methodos duas determinari possit, quarum altera relationibus numerorum , , etc. ad numeros , , etc. innititur, altera vero a relationibus ipsius ad numeros , , etc. pendet, inter omnes has relationes nexus quidam conditionalis intercedere debet, ita ut quaevis e reliquis determinabilis esse debeat. Supponamus, omnes numeros , , etc. esse numeros primos impares, atque accipi ; distribuanturque factores , , etc. in duas classes, quarum altera contineat eos, qui sunt formae , et qui denotentur per , , etc., altera vero constet ex iis, qui sunt formae , et qui exprimantur per , , etc.: multitudinem posteriorum designabimus per . His ita factis, observamus primo, fieri formae , si fuerit par (quorsum etiam referri debet casus is, ubi factores classis alterius omnino desunt, sive ubi ), contra fieri formae , si fuerit impar. Iam determinatio ipsius per methodum primam ita perficitur. Pendeant numeri , , etc., , , etc. ita a relationibus numerorum , , etc., , , etc. ad numeros , , etc., , , etc. resp., ut statuatur

et perinde de reliquis. Tunc erit productum e factoribus , , etc., , , etc., adeoque
Per methodum secundam, aut potius statim per praecepta art. 19, erit

, si est formae , vel quod eodem redit, si est par

, si est formae , vel si est impar

Utrumque casum simul complecti licet per formulam sequentem:

Hinc itaque colligitur
Sed fit , quoties est formae vel , atque , quoties est formae vel , unde deducimus sequens elegantissimum

Theorema. Denotantibus , , etc. numeros primos impares positivos inaequales, quorum productum statuitur , et inter quos sint formae , reliqui formae : multitudo eorum ex his numeris , , etc., quorum non-residua resp. sunt , , etc., par erit, quoties est formae vel , impar vero, quoties est formae vel .

Ita e.g. statuendo , , , , habemus tres numeros formae , puta , et ; est autem ; ; ; , sive unicus est non-residuum ipsius .

33. recensere

Celeberrimum theorema fundamentale circa residua quadratica nihil aliud est, nisi casus specialis theorematis modo evoluti. Limitando scilicet multitudinem numerorum , , etc. ad duos, patet, si unus tantum ex ipsis, vel neuter, sit formae , fieri debere vel simul , , vel simul , ; contra si uterque est formae , unus ex ipsis alterius non-residuum esse debebit, atque hic illius residuum. En itaque demonstrationem quartam huius gravissimi theorematis, cuius demonstrationem primam et secundam in Disquisitionibus Arithmeticis, tertiam nuper in commentatione peculiari tradidimus (Commentt. T. XVI): duas alias principiis rursus omnino diversis innitentes in posterum exponemus. Summopere sane est mirandum, quod hocce venustissimum theorema, quod primo omnes conatus tam pertinaciter eluserat, tot postea viis toto coelo inter se distantibus adiri potuerit.

34. recensere

Etiam theoremata reliqua, quae quasi supplementum ad theorema fundamentale efficiunt, scilicet per quae dignoscuntur numeri primi, quorum residua vel non-residua sunt , et , ex iisdem principiis derivari possunt. Incipiemus a residuo .

Statuendo , ita ut sit numerus primus, atque , per methodum art. 28, erit productum e duobus factoribus, quorum alter erit , vel , si 8, vel quod idem est 2, est residuum quadraticum ipsius ; contra vel , si 2 est non-residuum ipsius . Factor secundus autem est

Sed per art. 18 semper erit ; dividendo hunc valorem per quatuor valores factoris secundi, patet, factorem primum fieri debere
Hinc sponte sequitur, in casu primo et quarto 2 esse debere residuum ipsius , in casu secundo et tertio autem non-residuum.

35. recensere

Numeri primi, quorum residuum vel non-residuum est , facile dignoscuntur adiumento theorematis sequentis, quod etiam per se ipsum satis memorabile est.

Theorema. Productum e duobus factoribus

est , si est impar; vel , si est impariter par; vel , si est pariter par.

Demonstr. Quum manifesto fiat

productum ita quoque exhiberi poterit
quod aggregatum verticaliter summatum producit
Iam si impar est, singulae partes huius aggregati, praeter primam , erunt ; secunda enim manifesto fit , tertia etc. Quoties vero par est, excipere insuper oportebit partem
quae fit . In casu priori itaque fit , in posteriori autem ; sed fit , si est pariter par, tunc itaque prodit ; contra fit , si est impariter par, ubi itaque evadit . Q. E. D.

36. recensere

Iam per art. 22 constat, si sit numerus primus impar, fieri vel , prout fuerit residuum vel non-residuum ipsius . Hinc in casu priori esse debebit , in posteriori ; quamobrem per art. 13 concludimus, casum priorem tunc tantum locum habere posse, quando sit formae , casumque posteriorem, quando sit formae .

Denique e combinatione conditionum pro residuis et inventarum sponte sequitur, esse residuum cuiusvis numeri primi formae vel , atque non-residuum cuiusvis numeri primi formae vel .

  1. Manifesto, quae illic erant et , hic erunt et respectu factoris secundi, et respectu factoris tertii etc.