Volstenholm teoremasining o'zgarishi
Bu maqolani o'qish uchun mashqdir. Bayonot [1] maqolada isbotlangan. Shuni kuzating
Lp−1 1
2
Lp−1 1 1
=+
Lp−1 1
= p.
i
i=1
i
i=1
p − i
i=1 i(p − i)
Demak, ko'rib chiqilayotgan yig'indi p ga bo'linadi. 1 ≡ − 1 dan boshlab
(mod p), buni tekshirish qoladi
Lp−1 1
ip −i
i=1
i2 ≡ 0 (mod p).
Lekin 1, 1,. . . , 1 modul p 1, chto 12, 22, bilan bir xil to'plamdir. . . , (p - 1)2. Shuning uchun bu etarli
buni isbotlash
Lp−1
i=1
i2 ≡ 0 (mod p). (5)
Mayli
p 1
−
i2
2
i=1
≡ s (mod p). Bu p > 5 bo'lsa, biz har doim a tanlashimiz mumkin, shunday qilib a
≡ 1 (mod p). Keyin to'plamlar
{1, 2, . . . , p− 1} va {a, 2a, . . . , (p− 1) a} mos keladi (isbot izohdagi bilan bir xil) va
Shunday qilib, s ≡ 0 (mod p).
Lp−1
s ≡
i=1
i2 =
Lp−1
i=1
(ai)2 = a2
Lp−1
i=1
i2 ≡ a2s (mod p).
Javob: 2k + 2. A. Golovanovning bu muammosi Tuimaada-2012 olimpiadasida taqdim etilgan. E'tibor bering, p = 4k + 3 uchun x2 + 1 = 0 tenglama p moduli qoldiqlar to'plamida yechimga ega emas va shuning uchun barcha kasrlarning maxrajlari nolga teng emas.
S yechim 1. ai = i2 + 1, i = 0, bo'lsin. . . , p - 1. U holda ifoda teng bo'ladi
sp−1(a0, a1, ..., ap−1) ,
sp(a0, a1, ..., ap −1)
bu yerda si - darajaning elementar simmetrik polinomi i. Raqamlari bo'lgan ko'phadni toping
ai uning ildizlari:
p −1
(x − 1 − i2).
X - 1 = t2 o'zgaruvchisini o'zgartiring va oling
i=0
p −1
(t2 − i2) =
i=0
p −1
(t − i)
i=0
p −1
i=0
( t + i) ≡ ( tp − t)( tp − t) = t2p − 2 tp+1 + t2.
Endi o'zgaruvchilarning teskari o'zgarishini qo'llang va p = 4k + 3 uchun oling
p −1
(x − 1 − i2) ≡ (x − 1) p − 2(x − 1)
i=0
p+1
p p+1
2 + (x − 1) = x + . . . + (p + 2· 2 + 1)x − 4.
tomonidan Vieteniki nazariyam s
≡ 4 (mod p), s
≡ 2 (mod p), shuning uchun ≡≡ 2k + 2 (mod p).
sp−1 1
sp
2
p
p−1
2. ± 1 dan tashqari barcha nolga teng bo'lmagan qoldiqlarni modulli p o'zaro juftliklarga bo'ling. Biz 2k olamiz
juft va har bir juftlikda (i, j)
ij ≡ 1 ⇔ i2j2 ≡ 1 ⇔ (ij)2 + i2 + j2 + 1 ≡ i2 + j2 + 2 (mod p).
Shuning uchun,
(ij)2 + i2 + j2 + 1
i2 + j2 + 2 1 1
1 ≡ (i 2 + 1)(j 2 + 1) ≡ (i 2 + 1)(j 2 + 1) = i 2 + 1 + j 2 + 1 (mod p).
Shunday qilib, yig'indi 1 + 1 + ga teng 1 + 2k ≡ 2k + 2.
0 2+11 2+1( −1) 2 +1
1 Bu to'plamlar bir-biriga mos keladi, chunki ular o'z ichiga oladi p − Har birida 1 ta element mavjud va har bir toʻplamdagi barcha eslatmalar boʻlmasligi aniq nol va juftlik farqlanadi.
S o l u t i o n 3. Fermaning kichik teoremasi bo'yicha x → x−1 va x → xp−2 modul p amallar mos keladi.
Shuning uchun summani hisoblash kifoya
p −1 2m
Lp−1
x=0
(x2 + 1) p−2 =
Lp−1 Lp−2 p − 2
m
x=0 m=0
x2m =
Lp−2 p − 2
m
m=0
p−1
S2m, (6)
bu erda S2m =
x
x=0
. Shubhasiz S2m ≡ -1 (mod p) m = uchun
2018-03-22 S2m ≡ 0 (mod p) hamma uchun ekanligini isbotlang
boshqa m p - 1. Darhaqiqat, har bir m uchun a2m ≡ 1 (mod p) bo‘ladigan nol bo‘lmagan qoldiqni tanlashimiz mumkin va shundan keyin (5) dagi kabi fikr yuritishimiz mumkin. Bizda (6) yig'indisi bor
Lp−2
m=0
p − 2
m
S2m
−
p 2
−
≡ − p 1 = −
4k + 1
2k + 1
= (4k + 1) · 4k · . . .· (2k + 1)
— ≡
1 · 2 · . . .· (2k + 1)
≡ − ≡
(−2) · (−3) . . . (2k + 2) 2k + 2 (mod p).
1 · 2 · . . .· (2k + 1)
Biz bu bayonotlarni [16] da topdik.
p
Har bir tub bo'luvchi uchun p | m pf (ak - 1) ni shunday tanlang. Xitoy eslatma teoremasiga ko'ra, hamma p uchun ≡ ap (mod p) bo'lsin. Keyin natija (5) dagi kabi mulohaza yuritish orqali isbotlanishi mumkin.
E'tibor bering, binomial formula bo'yicha toq k uchun bizda ik + (p - ik) ≡ kik−1p (mod p2) mavjud. Keyin
Lp−1 1
2 ik
i=1
Lp−1 1
= ik
i=1
1
+ =
(p − i) k
Lp−1 ik + ( p − i) k
ik ( p i) k
−
i=1
Lp−1
≡
i=1
kik−1 p ik (− i) k
≡ − kp
Lp−1 1
ik+1
i=1
(mod p2).
Rhsdagi yig'indi a) ifodasi bilan p ga bo'linadi.
Muvofiqlik hatto p7 moduliga ham mos keladi (qarang [24]), lekin u biroz kuchliroq. Biz [1] dagi kabi fikr yuritib, p4 ga qadar barcha kuchlarni kuzatib, olishimiz mumkin
p − 1
= (2p − 1)(2p − 2) · . . .· (p + 1) =
2p 2p
— 1 − 1
· . . .·
2p
— 1 ≡
2p − 1 p!
12
Lp−1 1
Lp−1 1
p − 1
Lp−1 1
2 3 4
≡ 1 − 2p
Oxirgi summani quvvat yig'indilari orqali ifodalash mumkin:
i=1
+4p
i
i, j=1
i
ij − 8p
i, j, k=1 i(mod p). (7)
ijk
Lp−1 1
SS SS 3
Lp−1 1
= 3 − 1 2 + 1 , qaerda Sk = .
i, j, k=1 i
ijk 32 6
ik
i=1
Endi biz S1 va S3 p2 ga bo'linamiz (oxirgisi 4.3b muammosi tufayli). Shuning uchun (7) formuladagi oxirgi atama o'tkazib yuborilishi mumkin.
Muammo [1] dan, o'zgarishlarni [14] da topish mumkin. beri
Lp−1 1 2 k2
k=1
Lp−1 ( 1
= k2 +
k=1
1 )
(p − k)2
Lp−1 k2 + ( p k)2
−
−
= k2( pk ) 2
k=1
≡ −2
Lp−1 1
k=1 k(p − k)
(mod p2),
gap 3) mos kelishiga ekvivalent
Lp−1 1
≡ 0 (mod p). 2) bayonoti ekvivalentdir
2
k=1 k(p − k)
bir xil muvofiqlikka, chunki 2
Lp−1 1
Lp−1 ( 1
= 2+
1 )
= 2p
Lp−1
1
. Nihoyat biz dan bilamiz
oldingi muammo bu
k
k=1
k
k=1
2
Lp−1
p − k
Lp−1
k=1 k(p − k)
2p − 1
p − 1
≡ 1 − p
1 + 4p2
i=1 i(p − i)
1
ij
i, j=1
i
(mod p4).
Demak, 1) ifodasi mos kelishiga ekvivalent
Lp−1 1
Lp−1
1
2
i=1
i(p − i) ≡ 4
i, j=1
i
(mod p). (8)
ij
Rhsdagi ifodani qayta yozing:
Lp−1 1
Lp−1 1 2
Lp−1 1
Lp−1 1 2
Lp−1 1
4= 2
ij
i, j=1
i
i
k=1
— 2
k=1
k2 ≡ 2
i
k=1
+ 2
k=1
.
k(p − k)
Qavs ichidagi yig'indi p ga bo'linadi, uning kvadrati p2 ga bo'linadi va biz bu atamani o'tkazib yuborishimiz mumkin. Keyin dan
(8) 1) gapning mos kelishiga ekvivalent ekanligini ko‘ramiz
Lp−1 1
≡ 0 (mod p).
2
k=1 k(p − k)
a) S yechim 1 ([5, taklif 2.12]). Induktsiya n bo'yicha. Tenglikda qavslarni kengaytiring
( a + b) p n = ( a + b)p( n−1)( a + b) p
Esifat the koesamarali of apm bp(n−m):
pn = p(n − 1) p
+ p(n − 1) p
+ . . .+
p(n − 1)
p + p(n − 1) p .
pmpm 0
pm − 11
pm − p + 1
p − 1 pm − p p
Hammasi jamlamalar except birinchi ad last are diko'rinadigan by p2, chunkise by Lukas' nazariyam each binomiyal koesamarali
p ga bo'linadi. Shuning uchun
pn
≡ p(n − 1) + p(n − 1)
(mod p2).
pm
Induksiya gipotezasiga ko'ra
pm p(m − 1)
p(n − 1) +
pm
p(n − 1)
p(m − 1)
≡
n − 1 +
m
n 1 n
−
m − 1 ≡ m
(mod p2).
S variant 2 ([D]). kp ≡ k (mod p2) ni m dagi induksiya orqali isbotlang.
mpm
2
−
m = 1 asosini isbotlash uchun biz buni tekshirishimiz kerak
pk k
p 1
≡ 0 (mod p). Bizda ... bor
pk k
p − 1
= pk(pk − 1) . . . (pk− p + 1) k =
−
p!
−
(pk − 1) (pk − 1) . . . (pk− p + 1) 1
(p − 1)!
. (9)
Numeratordagi ko'paytiruvchilarni juftlarga ajrating:
(pk − i)(pk − p + i) ≡ pi2 − i2 (mod p2).
Har bir juftlikning p2 mahsulot moduli k ga bog'liq emasligini ko'ramiz. Shuning uchun farq (9) moduli p2
k ga ham bog'liq emas. k = 1 uchun u l ga 0 ga teng bo'lgani uchun barcha k uchun 0 ga teng.
Do'stlaringiz bilan baham: |