Тема . ММО (Московская математическая олимпиада)

Теория чисел на ММО

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела ммо (московская математическая олимпиада)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#129301

Существуют ли такие натуральные числа m  и n  и такой многочлен f(x)  с целыми коэффициентами, что f(m)  не делится на n,  но  ( k)
f p делится на n  для любого простого числа p  и любого натурального k  ?

Источники: ММО - 2025, 10.4 (см. mmo.mccme.ru)

Показать ответ и решение

Первое решение.

Приведём несколько примеров таких многочленов.

1) Пусть

               2     5
f(x)= (x− 2)(x − 4) (x+ 1)

и n= 32,  m =6.  Проверим, что f(6)  не делится на 32. Действительно

        2  5      5
f(6)= 4⋅2 ⋅7 = 16⋅7

не делится на 32. Теперь проверим, что f(pk)  делится на 32 для любого простого числа p  и любого натурального k.  Если pk =2  или pk = 4,  то многочлен тождественно равен 0. Для pk = 2k,  где k≥ 3,  имеем

   k    k    k    2 k   5     k−1     k−2    k    5
f(2)= (2 − 2)(2 − 4)(2 + 1)= 32(2 − 1)(2   − 1)(2 + 1).

Наконец, если простое число p  нечётно (а значит, и pk  нечётно), то f(pk)  делится на 32, так как при любом нечётном s= 2l− 1  значение f(s)  делится на (s+ 1)5 =(2l)5,  а значит, и на 32.

2) Пусть

f(x)= x18(3x− x2)+ x2− 3x

и n= 27,  m =6  . Сначала проверим, что f(pk)  делится на 27 при всех простых p  и натуральных k.  Начнём со случая p= 3.  Заметим, что первое слагаемое делится на 318,  а значит, и на 27. Остаётся проверить, что x(x − 3)  делится на 27 для чисел вида 3k,  где k ≥1.  При k= 1  и k= 2  это проверяется непосредственно; при k≥ 3  число  k k
3 (3 − 3)  также делится на 27. Теперь проверим утверждение для простых чисел p⁄= 3.  В этом случае  k
p  взаимно просто с n,  а значит, достаточно доказать утверждение f(s)  кратно n  при любом s,  взаимно простом с n  . Для этого заметим, что при всех таких s  по теореме Эйлера выполняется соотношение

s18 = sφ(27) ≡1 (mod 27)

Тогда

 18     2   2           2    2
x  (3x− x )+x − 3x≡ (3x − x )+ x − 3x≡ 0 (mod 27).

Остаётся проверить, что f(6)  не делится на 27. Для этого снова заметим, что число 618  делится на 27, а число 62− 3 ⋅6 =18  не делится на 27.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Второе решение.

Пусть q ≥2  — простое, m = 2q,  n= q3,  и пусть r,r,...,r
1  2    t  — все не кратные q  натуральные числа, меньшие q3.  Положим

f(x)= x(x− q)⋅(x− r1)(x − r2)...(x − rt)

Действительно, тогда

      2
f(m )=q ⋅2⋅(2q− r1)(2q− r2)...(2q− rt)

не кратно q3.  При p ⁄=q  число pk  имеет остаток от деления на q3,  не кратный q,  поэтому один из множителей в определении  f(x)  будет кратен q3  при x= pk.  При p =q  и k≥ 2  уже число pk(pk− q)  будет кратно q3.  Наконец, при p= q,  k= 1  значение f(p1) =0  делится на q3.

Ответ:

Существуют

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 онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

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

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и 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!