Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела закл (финал) 11 класс
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#127179

Найдите все натуральные k  такие, что произведение первых k  нечетных простых чисел, уменьшенное на 1, является точной степенью натурального числа (большей, чем первая).

Источники: ВСОШ, ЗЭ, 2013, 11.3 (см. olympiads.mccme.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Пусть произведение нечётных простых чисел равно aⁿ + 1. Хотелось бы посмотреть на нечётные делители a. Но существуют ли они?

Подсказка 2

Если показатель степени не простой, можно ли его сделать простым?

Подсказка 3

Можно обратить внимание, что у нас есть нечётные простые из произведения, а также простое n. Давайте рассмотрим простой нечётный делитель числа a. Может их стоит сравнить между собой?

Подсказка 4

В произведении есть все простые вплоть до некого pₖ. Если n меньше pₖ, то оно входит в произведение простых. Что тогда можно сказать о aⁿ при рассмотрении по модулю n?

Подсказка 5

Тогда с одной стороны aⁿ + 1 делится на n, но по малой теореме Ферма и aⁿ − a тоже делится на n. Не противоречат ли эти две делимости друг другу?

Показать ответ и решение

Пусть n ≥2,  и 3= p < ⋅⋅⋅< p
    1       k  — первые k  нечётных простых чисел. Предположим, что p p ...p = an+ 1 (⋆).
 1 2   k

Без ограничения общности можно считать, что n  – простое число, ведь если n= st,  то можно заменить n  на s,  а a  — на  t
 a.  Заметим, что n> 2,  поскольку  2
a + 1  не делится на 3= p1  при любом a.

Пусть у a  есть нечетный простой делитель q.  Тогда q > pk,  иначе левая часть (⋆)  делилась бы на q,  что не так. Поэтому и a >pk.

Покажем, что n > pk.  Действительно, в противном случае n =pi,  где i≤ k.  Тогда  p
a i +1  кратно pi;  с другой стороны, по малой теореме Ферма  p
a i − a  кратно pi.  Так как

api + 1= (a+1)(api−1− api−2+ ⋅⋅⋅− a+1),

причём         pi      pi
a +1 =(a  +1)− (a  − a)  кратно pi  и

 p−1   p−2
a i − a i + ⋅⋅⋅− a+ 1= 1+ 1+⋅⋅⋅+1= pi ≡ 0 (mod pi),

то api + 1  делится на p2,
i  что противоречит условию.

Итак, a >p
    k  и n> p,
    k  откуда

 n      pk
a + 1> pk > p1p2...pk

что противоречит (⋆)  , значит, a  — степень двойки. Степени двойки имеют остатки 1,2,4  при делении на 7,  а an +1  делится на     7  при k > 3.  Значит, k≤ 2,  и возможными значениями для an  являются 3− 1= 2  и 3⋅5− 1= 14.  Оба варианта не подходят, следовательно, подходящих k  нет.

Ответ:

Таких k  не существует

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!