Проанализируйте верность следующего утверждения в теории чисел: если a^n - 1 делится на n для всех натуральных n, то a = 1; приведите контрпримеры или докажите утверждение, укажите, какие теоремы (например, малые теоремы Ферма) можно применить, и где они неприменимы

23 Окт в 12:46
3 +3
0
Ответы
1
Надо уточнить область определения: предположим aaa — целое число. Утверждение тогда истинно: из условий следует a=1a=1a=1.
Доказательство. Пусть для всех натуральных nnn выполняется n∣an−1n\mid a^n-1nan1. Возьмём произвольное простое ppp. Если p∣ap\mid apa, то ap−1≡−1(modp)a^p-1\equiv-1\pmod pap11(modp), противоречие с тем, что p∣ap−1p\mid a^p-1pap1. Значит gcd⁡(a,p)=1\gcd(a,p)=1gcd(a,p)=1. По малой теореме Ферма ap≡a(modp)a^p\equiv a\pmod papa(modp), откуда
ap−1≡a−1(modp). a^p-1\equiv a-1\pmod p.
ap1a1(modp).
Раз p∣ap−1p\mid a^p-1pap1, то p∣a−1p\mid a-1pa1. Получается, что любое простое ppp делит a−1a-1a1, следовательно a−1=0a-1=0a1=0, т.е.
a=1. a=1.
a=1.

Использованные теоремы и замечания: применена малая теорема Ферма (требует простоты модуля и gcd⁡(a,p)=1\gcd(a,p)=1gcd(a,p)=1). Для составных nnn прямая аналогия с Ферма не работает, но нам достаточно рассмотреть простые nnn. Если aaa нецелое, то условие обычно невыполнимо (кратко: знаменатель даёт противоречие при выборе простого ppp большим, чем знаменатель), поэтому единственный рациональный/целый случай — a=1a=1a=1.
23 Окт в 13:47
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир