后天有初等数论的考试,请教一个问题 设m,n为正整数且m为奇数,证明:若a为偶数,则a^m-1与a^+1互素 谢谢!

2025-06-29 08:45:34
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回答1:

设m=kn+r, r =((-1)^k*a^r -1, a^n+1)
=(a^r-(-1)^k, a^n+1)
设n=qr+s, s =(a^r-(-1)^k, a^s+(-1)^(kq))
继续下去。。。。。。。。。。。 =(a^(m,n)+(-1)^x, a^[k*(m,n)]+(-1)^y)
=(a^(m,n)+(-1)^x, (-1)^y +(-1)^z)

设(m,n)=w m=uw n=vw则 =(a^wu-1, a^wv+1)
设b=a^w =(b^u-1,b^v+1)
=(b+(-1)^x, (-1)^y +(-1)^z)
              =b+(-1)^x或者1(注意b是偶数)
下面分析b+(-1)^x>1(注意是奇数,最小是3)时, b+(-1)^x不可能是公约数。
如果x是奇数,则a^n+1 =b^v+1=k*(b-1)+2 显然公约数不是b-1,所以只能是1。
如果x是偶数,则a^m-1=b^u-1=k(b+1)+(-1)^u-1=k(b+1)-2  注意u是奇数
显然公约数不是b+1,所以只能是1
因此公约数最终只可能是1, ........互素。

延伸一下,如果想得到公约数b+(-1)^x >2
a^m-(-1)^A=k(b+(-1)^x)+[-(-1)^x]^u-(-1)^A=k(b+(-1)^x) +(-1)^u^(x+1) -(-1)^A]
a^n-(-1)^B=k(b+(-1)^x)+[-(-1)^x]^v-(-1)^B=k(b+(-1)^x) +(-1)^v^(x+1) -(-1)^B]
u是偶数,A=u
u是奇数,A与x+1同奇偶 x是偶数,则A是奇数=u; x是奇数,A是偶数,(b-1)|b^u-1
x是偶数则A=u=m/(m,n),B=v=n/(m,n)即可
x是奇数则A=B=2即可

综合起来即:(a^m-1, a^n-1)=a^(m,n) -1
    (a^m-(-1)^[m/(m,n)], b^n-(-1)^[n/(m,n)]=a^(m,n) +1
     其它情况(a^m+(-1)^x, a^n+(-1)^y) =:a是偶数,则=1;a是奇数,则=2