Тема . Остатки и сравнения по модулю
Обратные остатки
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела остатки и сравнения по модулю
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#84255

Пусть p =4k+ 3  — простое число, а m-
n  — такая несократимая дробь, что

--1--  --1--      ----1----  m-
02+ 1 + 12+ 1 + ...+ (p− 1)2+ 1 = n

Докажите, что 2m − n  делится на p.

Показать доказательство

Первое решение. Введём обозначение a =i2+ 1
 i  , для i=0,...,p− 1  . Тогда рассматриваемое нами выражение равно

m-  σp−1(a0,a1,...,ap−1)
 n = σp(a0,a1,...,ap−1)

где σi  — основной симметрический многочлен степени i  . Найдём многочлен, корнями которого являются ai  , т. е.

p∏−1(x − 1− i2)
i=0

Сделав замену x− 1= t2  , получим многочлен

p−1         p−1     p− 1
 ∏ (t2− i2)= ∏ (t− i)∏ (t+i)≡ (tp− t)(tp − t)= t2p− 2tp+1+ t2.
 i=0         i=0     i=0

Теперь, сделав обратную замену, для p= 4k+ 3  получаем

p−1                                             (            )
 ∏ (x− 1− i2)≡ (x− 1)p− 2(x− 1)p+1∕2+(x− 1)= xp +...+ p+ 2⋅ p+-1 +1 x − 4.
 i=0                                                     2

По теореме Виета

σp ≡ 4(modp), σp−1 ≡2(modp),

поэтому           .
(2σp− 1− σp)..p  , и, поскольку σp  не кратно p  , сокращение произойдёт на число, взаимно простое с p  , т. е.        .
(2m− n)..p  . _______________________________________________________________________________________

Второе решение. Рассмотрим дроби вида x12+1-  , входящие в нашу сумму, как дроби по модулю p  (значением дроби uv  по модулю p  , где v ⁄≡ 0(modp)  , считается решение сравнения vt ≡u(modp)  ; при сложении обыкновенных дробей со знаменателями, не кратными     p  , соответствующие им дроби по модулю также складываются).

Как известно, все числа от 2 до p− 2  можно разбить на пары (x,y)  в которых xy ≡ 1(modp)  . Сложим члены, соответствующие числам x  и y  которые составляют такую пару:

-1---+ -1---= --x2+-y2+-2---≡1(modp)
x2+1   y2 +1   x2y2+ x2+ y2 +1

(так как  2 2
x y ≡ 1(modp)  ). Складывая p−3
 2  таких сумм и оставшиеся три слагаемых, получаем, что искомая сумма сравнима по модулю p  с p+1
 2 ,  что и требовалось доказать.

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!