数学大好き宣言!

勉強メモ。おもしろいことを探していきたい。

p進整数環上のmod

p進整数環の基礎知識については以下にまとまっている。
https://mathematics-pdf.com/pdf/p_adic_field.pdf

p進整数環においてmodを考える。
定義
a,b\in{\mathbb Z}_p,~~ n\in {\mathbb N} に対して、
a \equiv b \mod p^na-b\in p^n {\mathbb Z}_p で定義する。
定理
(1)a \equiv b, c \equiv d \mod p^nならばa+c \equiv b+d , ac \equiv bd \mod p^n
(2)fを{\mathbb Z}_p係数多項式とすると、
a \equiv b \mod p^n \Rightarrow f(a) \equiv f(b) \mod p^n
証明:
(1) (a+c)-(b+d)=(a-b)+(c-d)\in p^n {\mathbb Z}_p,~~ \\ ac-bd=ac-bc+bc-bd=(a-b)c+ b(c-d)\in p^n {\mathbb Z}_p
(2)加法と乗法を保つから。

定理
{\rm ord}_p(a) \geq n \Leftrightarrow a\equiv 0 \mod p^n
証明
{\rm ord}_p(a) \geq n \Leftrightarrow |a|_p \leq p^{-n} \Leftrightarrow a\in p^n {\mathbb Z}_p \Leftrightarrow a\equiv 0 \mod p^n.

なお、{\mathbb Z}/p^n{\mathbb Z}{\mathbb Z}_p/p^n{\mathbb Z}_p と同型であることが知られている。