By definition, the inverse element is
p ∗ p − 1 = p − 1 ∗ p = e p*p^{-1}=p^{-1}*p=e p ∗ p − 1 = p − 1 ∗ p = e where e e e is an identity element.
For the convenience of the solution, we will denote p − 1 ≡ q p^{-1}\equiv q p − 1 ≡ q .
Then,
p ∗ q = p 2 − q 2 − 2 p q = e p*q=p^2-q^2-2pq=e p ∗ q = p 2 − q 2 − 2 pq = e We will consider this as an equation for a variable q q q .
q 2 + 2 p q + ( e − p 2 ) = 0 D = ( 2 p ) 2 − 4 ⋅ ( e − p 2 ) = 4 p 2 + 4 p 2 − 4 e = 8 p 2 − 4 e q 1 = − 2 p + 8 p 2 − 4 e 2 = − p + 2 p 2 − e q 2 = − 2 p − 8 p 2 − 4 e 2 = − p − 2 p 2 − e q^2+2pq+(e-p^2)=0\\
D=(2p)^2-4\cdot(e-p^2)=4p^2+4p^2-4e=8p^2-4e\\
q_1=\frac{-2p+\sqrt{8p^2-4e}}{2}=-p+\sqrt{2p^2-e}\\
q_2=\frac{-2p-\sqrt{8p^2-4e}}{2}=-p-\sqrt{2p^2-e} q 2 + 2 pq + ( e − p 2 ) = 0 D = ( 2 p ) 2 − 4 ⋅ ( e − p 2 ) = 4 p 2 + 4 p 2 − 4 e = 8 p 2 − 4 e q 1 = 2 − 2 p + 8 p 2 − 4 e = − p + 2 p 2 − e q 2 = 2 − 2 p − 8 p 2 − 4 e = − p − 2 p 2 − e Check result
p ∗ q 1 = p 2 − q 1 2 − 2 p q 1 = = p 2 − ( 2 p 2 − e − p ) 2 − 2 p ( 2 p 2 − e − p ) = = p 2 − ( 2 p 2 − e − 2 p 2 p 2 − e + p 2 ) + 2 p 2 − 2 p 2 p 2 − e = = p 2 − 3 p 2 + e + 2 p 2 p 2 − e + 2 p 2 − 2 p 2 p 2 − e = e p*q_1=p^2-q_1^2-2pq_1=\\
=p^2-\left(\sqrt{2p^2-e}-p\right)^2-2p\left(\sqrt{2p^2-e}-p\right)=\\
=p^2-\left(2p^2-e-2p\sqrt{2p^2-e}+p^2\right)+2p^2-2p\sqrt{2p^2-e}=\\
=p^2-3p^2+e+2p\sqrt{2p^2-e}+2p^2-2p\sqrt{2p^2-e}=e p ∗ q 1 = p 2 − q 1 2 − 2 p q 1 = = p 2 − ( 2 p 2 − e − p ) 2 − 2 p ( 2 p 2 − e − p ) = = p 2 − ( 2 p 2 − e − 2 p 2 p 2 − e + p 2 ) + 2 p 2 − 2 p 2 p 2 − e = = p 2 − 3 p 2 + e + 2 p 2 p 2 − e + 2 p 2 − 2 p 2 p 2 − e = e Conclusion,
p ⟶ p − 1 = 2 p 2 − e − p \boxed{p\longrightarrow p^{-1}=\sqrt{2p^2-e}-p} p ⟶ p − 1 = 2 p 2 − e − p ANSWER
p ⟶ p − 1 = 2 p 2 − e − p p\longrightarrow p^{-1}=\sqrt{2p^2-e}-p p ⟶ p − 1 = 2 p 2 − e − p
Comments