«Квант» — научно-популярный физико-математический журнал (издаётся с 1970 года)
Старый сайт журнала: kvant.ras.ru

Задача М442

Условие задачи (1977, № 5) Задача М442 // Квант. — 1977. — № 5. — Стр. 20; 1978. — № 2. — Стр. 28.

Дано простое число $p \gt 2$‍.‍ Для каждого $k$‍‍ от $1$‍‍ до $p-1$‍‍ обозначим через $a_k$‍‍ остаток от деления числа $k^p$‍‍ на $p^2$‍.‍ Докажите, что $$ a_1+a_2+a_3+\ldots+a_{p-1}=\dfrac{p^3-p^2}2. $$

С. Охитин


Изображения страниц

Решение задачи (1978, № 2) Задача М442 // Квант. — 1977. — № 5. — Стр. 20; 1978. — № 2. — Стр. 28.

Перепишем сумму $a_1+a_2+a_3+\ldots+a_{p-1}$‍‍ так: $$ (a_1+a_{p-1})+(a_2+a_{p-2})+\ldots+(a_{\frac{\scriptstyle p-1}{\scriptstyle 2}}+a_{\frac{\scriptstyle p+1}{\scriptstyle2}}) $$ ($p-1$‍‍ — чётное число; в последней сумме $\dfrac{p-1}2$‍‍ выражений в скобках). Рассмотрим одно из выражений $a_i+a_{p-i}$‍,‍ зaключённых в скобки. Легко заметить, что $$ i^p+(p-i)^p=p^p-C_p^1\cdot i\cdot p^{p-1}+\ldots+C_p^{p-1}\cdot i^{p-1}\cdot p=p^2l $$ — делится на $p^2$‍‍ (поскольку $C_p^{p-1}=p$‍;$p\gt2$‍,$1\le i\le p-1$‍).‍ Поэтому $a_i+a_{p-i}$‍‍ делится на $p^2$‍;‍ и так как $a_i\lt p^2$‍,$a_{p-i}\lt p^2$‍,‍ то $a_i+a_{p-i}=p^2$‍‍ для всех $i=1$‍,$\ldots$‍,$p-1$‍.‍ Итак, $$ a_1+a_2+\ldots+a_{p-1}=(a_1+a_{p-1})+\ldots+(a_{\frac{\scriptstyle p-1}{\scriptstyle2}}+a_{\frac{\scriptstyle p+1}{\scriptstyle2}})=p^2\cdot\dfrac{p-1}2=\dfrac{p^3-p^2}2, $$ что и утверждалось.

С. Охитин


Метаданные Задача М442 // Квант. — 1977. — № 5. — Стр. 20; 1978. — № 2. — Стр. 28.

Предмет
Математика
Условие
Решение
Номера

1977. — № 5. — Стр.  [условие]

1978. — № 2. — Стр.  [решение]

Описание
Задача М442 // Квант. — 1977. — № 5. — Стр. 20; 1978. — № 2. — Стр. 28.
Ссылка
https://www.kvant.digital/problems/m442/