Διαιρετότητα με πρώτους

Συντονιστές: cretanman, silouan, rek2

Άβαταρ μέλους
Διονύσιος Αδαμόπουλος
Δημοσιεύσεις: 806
Εγγραφή: Σάβ Μαρ 19, 2016 5:11 pm
Τοποθεσία: Πύργος Ηλείας

Διαιρετότητα με πρώτους

#1

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Διονύσιος Αδαμόπουλος »

Για κάθε πρώτο αριθμό p να αποδειχτεί πως \displaystyle{p|\binom{2p}{p}-2}
Houston, we have a problem!

Ετικέτες:
ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ ΣΤΑΥΡΟΣ
Δημοσιεύσεις: 3714
Εγγραφή: Πέμ Φεβ 27, 2014 9:05 am
Τοποθεσία: ΧΑΛΚΙΔΑ- ΑΘΗΝΑ-ΚΡΗΤΗ

Re: Διαιρετότητα με πρώτους

#2

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ ΣΤΑΥΡΟΣ »

Διονύσιος Αδαμόπουλος έγραψε:Για κάθε πρώτο αριθμό p να αποδειχτεί πως \displaystyle{p|\binom{2p}{p}-2}
Ωραίο.



Εστω A=\binom{2p}{p}-2}.

Μετά από πράξεις έχουμε

A=\dfrac{(p+1)..2p-2p!}{p(p-1)!}

Αρκεί να αποδείξουμε ότι ο p διαιρεί το (p+1)...(2p-1)2-2(p-1)!=2((p+1)...(2p-1)-(p-1)!)

Αλλά είναι (p+1).....(2p-1)=(2p-1)(2p-2)......(2p-(p-1))=kp+(p-1)!

και έτσι παίρνουμε το ζητούμενο
Άβαταρ μέλους
Demetres
Γενικός Συντονιστής
Δημοσιεύσεις: 9010
Εγγραφή: Δευ Ιαν 19, 2009 5:16 pm
Τοποθεσία: Λεμεσός/Πύλα
Επικοινωνία:

Re: Διαιρετότητα με πρώτους

#3

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Demetres »

Για p=2 είναι άμεσο οπότε υποθέτω ότι p περιττός. Παρατηρώ ότι το p είναι πολλαπλάσιο του \displaystyle{\binom{2p}{k} = \frac{(2p)!}{k!(2p-k)!}} για κάθε k \in \{1,2,\ldots,2p-1\} εκτός από την περίπτωση k = p. Άρα

\displaystyle{ 2^{2p} = (1+1)^{2p} = \sum_{k=0}^{2p} \binom{2p}{k} \equiv 2 + \binom{2p}{p} \bmod p}

Αλλά 2^{2p} = 4^p \equiv 4 \bmod p. Άρα \displaystyle{ \binom{2p}{p} \equiv 2 \bmod p} όπως είναι και το ζητούμενο.
Άβαταρ μέλους
silouan
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 1434
Εγγραφή: Τρί Ιαν 27, 2009 10:52 pm

Re: Διαιρετότητα με πρώτους

#4

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από silouan »

Έχουμε ότι \displaystyle\binom{2p}{p}=\binom{p}{0}^2+\binom{p}{1}^2+\ldots+\binom{p}{p}^2.

Είναι εύκολο να δούμε ότι p\mid\binom{p}{k} για κάθε 1\leq k\leq p-1 οπότε το ζητούμενο είναι άμεσο.
Σιλουανός Μπραζιτίκος
Άβαταρ μέλους
Demetres
Γενικός Συντονιστής
Δημοσιεύσεις: 9010
Εγγραφή: Δευ Ιαν 19, 2009 5:16 pm
Τοποθεσία: Λεμεσός/Πύλα
Επικοινωνία:

Re: Διαιρετότητα με πρώτους

#5

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Demetres »

Και ένα σχετικό ερώτημα:

Έστω p πρώτος. Να βρεθεί με πόσους τρόπους μπορούμε να χρωματίσουμε τις μισές κορυφές ενός κανονικού 2p-γώνου κόκκινες και τις άλλες μισές μπλε. Δυο χρωματισμοί θεωρούνται ίδιοι αν ο ένας προκύπτει από τον άλλο με περιστροφή του πολυγώνου.
Γιάννης Μπόρμπας
Δημοσιεύσεις: 217
Εγγραφή: Τρί Δεκ 13, 2016 10:41 pm
Τοποθεσία: Χανιά

Re: Διαιρετότητα με πρώτους

#6

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Γιάννης Μπόρμπας »

Επίσης, από Θ.Wolstenholme's: \displaystyle{\binom{2p-1}{p-1}\equiv 1 (\mod p^3)}
Για πρώτους μεγαλύτερους ή ίσους του 5
Γιάννης Μπορμπαντωνάκης
Άβαταρ μέλους
Demetres
Γενικός Συντονιστής
Δημοσιεύσεις: 9010
Εγγραφή: Δευ Ιαν 19, 2009 5:16 pm
Τοποθεσία: Λεμεσός/Πύλα
Επικοινωνία:

Re: Διαιρετότητα με πρώτους

#7

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Demetres »

Demetres έγραψε:Και ένα σχετικό ερώτημα:

Έστω p πρώτος. Να βρεθεί με πόσους τρόπους μπορούμε να χρωματίσουμε τις μισές κορυφές ενός κανονικού 2p-γώνου κόκκινες και τις άλλες μισές μπλε. Δυο χρωματισμοί θεωρούνται ίδιοι αν ο ένας προκύπτει από τον άλλο με περιστροφή του πολυγώνου.
Το απαντάω για να μην ξεχαστεί. Θα υποθέσω ότι ο p είναι περιττός.

Αν δεν λάβουμε υπόψη τις περιστροφές υπάρχουν ακριβώς \binom{2p}{p} τρόποι να κάνουμε τον χρωματισμό.

Λαμβάνοντας υπόψη τις περιστροφές, τους περισσότερους από τους χρωματισμούς τους μετρήσαμε 2p φορές τον κάθε ένα. Υπάρχουν όμως κάποιοι χρωματισμοί τους οποίους μετρήσαμε λιγότερες φορές. Συγκεκριμένα αυτοί για τους οποίους υπάρχει κάποια περιστροφή που μας δίνει τον ίδιο χρωματισμό.

Έστω v_0,v_1,\ldots,v_{2p-1} οι κορυφές και έστω ότι η περιστροφή που στέλνει την v_0 στην v_k δίνει τον ίδιο χρωματισμό. Δηλαδή οι v_0,v_k,v_{2k},\ldots έχουν το ίδιο χρώμα.

Αν (k,2p)=1 τότε όλες οι κορυφές έχουν το ίδιο χρώμα.
Αν p|k αλλά 2 \nmid k τότε οι κορυφές χωρίζονται σε p ζεύγη ιδίου χρώματος, τα \{v_0,v_p\},\{v_1,v_{p+1}\},\ldots,\{v_{p-1},v_{2p-1}\}. Αυτό είναι άτοπο αφού p περιττός και οι μισές κορυφές πρέπει να είναι μπλε και οι άλλες μισές κόκκινες.
Αν 2|k αλλά p \nmid k τότε οι «περιττές» κορυφές πρέπει να έχουν το ένα από τα δύο χρώματα και οι «άρτιες» το άλλο. Υπάρχουν ακριβώς δύο τέτοιοι χρωματισμοί και είναι οι μόνοι που δεν μετρήθηκαν από 2p φορές.

Άρα το πλήθος των χρωματισμών είναι

\displaystyle{ \frac{\binom{2p}{p}-2}{2p} + 1}

Το αρχικό ζητούμενο είναι τώρα άμεσο.
Απάντηση

Επιστροφή στο “Θεωρία Αριθμών - Προχωρημένο Επίπεδο (Juniors)”

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 1 επισκέπτης