Bài toán: Cho $p$ là một số nguyên tố lớn hơn $3$ dạng $3k+2$. Chứng minh rằng:
Lời giải:
Xét tập $A=\left \{2^3-1, 3^3-1,...,p^3-1 \right \}$. Ta sẽ chứng minh rằng $A$ là một hệ thặng dư thu gọn theo $mod p$.
Thật vậy, dễ dàng nhận thấy rằng mỗi một phần tử của $A$ đều không chia hết cho $p$, tức là $(2^i-1, p)=1$, với $i=1, 2,...,p$
Giả sử tồn tại $1\le i<j\le p-1$ sao cho: $i^3-1\equiv j^3-1 (mod p)$
$\Rightarrow i^3\equiv j^3 (mod p)$
$\Rightarrow i^{3k}\equiv j^{3k} (mod p)$
Mặt khác, theo định lý Fermat, ta có:
$i^{3k+1}\equiv j^{3k+1} (mod p)$
\Rightarrow i\equiv j (mod p)$ \Rightarrow i=j$ (mâu thuẫn)
Cho nên, với $1\le i<j\le p-1$ thì $i^3-1\not\equiv j^3-1(mod p)$
Kết hợp với $\varphi (p)=p-1=|A|$ (do $p$ nguyên tố)
$\Rightarrow A$ là một hệ thặng dư thu gọn $mod $p$
Xét $B=\left\{ 1, 2,..,p-1\right\}$ cũng là một hệ thu gọn theo $mod$ $p$, nên:
Mà $p$ là một số nguyên tố dạng $3k+2$ nên ta có ngay:
Bài toán được chứng minh hoàn toàn.
No comments:
Post a Comment