Exercise 9.30

Use the preceding two exercises to show χ π ( π ¯ ) = χ π ( 2 ) ( − 1 ) ( a 2 − 1 ) ∕ 8 .

Answers

Proof. By Exercises 9.28, 9.29, and χ π ( − 1 ) = ( − 1 ) ( a − 1 ) ∕ 2 (Prop. 9.8.3(d)),

χ π ( π ¯ ) = χ π ( 2 ) χ π ( a ) = χ π ( 2 ) χ π ( a ( − 1 ) ( p − 1 ) ∕ 4 ) ( χ π ( − 1 ) ) ( p − 1 ) ∕ 4 = χ π ( 2 ) ( − 1 ) ( a 2 − 1 ) ∕ 8 ( ( − 1 ) ( a − 1 ) ∕ 2 ) ( p − 1 ) ∕ 4 = χ π ( − 2 ) ( − 1 ) ( a 2 − 1 ) ∕ 8 ( ( − 1 ) ( a − 1 ) ∕ 2 ) ( p + 3 ) ∕ 4 = χ π ( − 2 ) ( − 1 ) ( a 2 − 1 ) ∕ 8 ( − 1 ) ( ( a − 1 ) ∕ 2 ) ( ( p + 3 ) ∕ 4 ) .

If a ≡ 1 ( mod 4 ) , then ( − 1 ) ( a − 1 ) ∕ 2 = 1 .

If a ≡ 3 ( mod 4 ) , then b ≡ 2 [ 4 ] :

a = 4 A + 3 , b = 4 B + 2 , p + 3 = a 2 + b 2 + 3 = ( 4 A + 3 ) 2 + ( 4 B + 2 ) 2 + 3 ≡ 0 [ 8 ] ,

so ( p + 3 ) ∕ 4 ≡ 0 [ 2 ] .

In both cases ( − 1 ) ( ( a − 1 ) ∕ 2 ) ( ( p + 3 ) ∕ 4 ) = 1 , and so

χ π ( π ¯ ) = χ π ( − 2 ) ( − 1 ) ( a 2 − 1 ) ∕ 8 .

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2022-07-19 00:00
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