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1061中山大學雙週一題

由歐拉φ函數定理,n是正偶數時, 有 n^2-1 |  2^{ φ(n^2-1) } -1

因此只要證明 φ(n^2-1) | n !  即可

n是正偶數,因此 n+1  與 n-1 互質 , 故  φ(n^2-1)  =  φ(n+1) *φ(n-1)

又由定義知 φ(n+1) <n+1 , φ(n-1) <n+1 ....(A)


令 n+1 的(奇)質因數分解為 p1^{x1}*p2^{x2} ...*pn^{xn} ,那麼 φ(n+1) = p1^{x1 -1 } p2^{x2 -1 } ...pn^{xn -1 }  *(p1 -1)*(p2-1)...*(pn-1)

類似的令 n-1 = q1^{y1 } *q2^{y2} ...*qm^{ym} , 則  φ(n-1) = q1^{y1 -1 } q2^{y2 -1 } ...qm^{ym -1 }  *(q1 -1)*(q2-1)...*(qm-1)

由於 n+1 跟 n-1 互質 ,因此任意兩個 pi 跟 qj 都不相同,故任意兩個 (pi-1) 和 ( qj -1) 也不相同

類似的任意兩個 pi 跟 qj-1 也不相同 (p 與 q-1互質)

結合(A)可知,上面 φ(n+1) 跟 φ(n-1) 的因數完全相異 ,且都 <n+1 ,因此所有因數都是 < n+1 的相異數

故 φ(n^2-1) | n !

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