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庫默爾定理
來源:互聯網

設m,n為正整數,p為素數,則C(下m+n上m)含p的冪次等于m+n在p進制下的進位次數。

簡要證明

組合數 所含p的冪次數為

=

這是因為組合數公式 以及n!含有素數p的冪次公式vp(n!)= 。

對于某個p^i,等于m在p進制表示下去掉后i位,在第i+1位上,m+n在這一位上進位的充要條件是 =1,不進位則 =0.因此 就是m+n在p進制下的進位次數。

應用舉例

例(2014 中國數學奧林匹克 30,4,21分)求具有下述性質的所有整數k:存在無窮多個正整數n,使得n+k不整除。

解 ∵ = = ,

∴ = - 是整數,

∴n+1| 對任意正整數n成立,從而1不滿足要求。

當k≤0時,取n=p-k(p為奇素數,p>-2k),滿足要求。

當k≥2時,取k的一個素因子p,選取正整數m使得p^m>k,令n=p^m-k,我們證明:n+k不整除。

顯然有n>0,由n

∴2n=n+n最多進位m-1次。由庫默爾定理,最多有m-1個p,∵n+k=p^m,∴

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