数论中一个有趣的小结论

发布时间 2023-09-04 13:38:51作者: wiki0922

对于任意奇质数 \(p\),对于任意整数 \(k < p-1\),有 $ p|\sum_{i=1}{p-1}ik$

证明:

\(p\) 的原根 \(g\),由简化剩余系的性质知:

\(\mod p\) 意义下,有

\[\{g, 2g,\cdots, (p-1)g\} = \{1, 2, \cdots, p-1\} \]

于是

\[\sum_{i = 1}^{p-1}i^k \equiv \sum_{i=1}^{p-1}(gi)^k\equiv g^k\sum_{i=1}^{p-1}i^k\pmod p \]

\(k<{p-1}\implies g^k\not\equiv 1\pmod p\)

即证 \(p|\sum_{i=1}^{p-1}i^k\)