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第3問

p≥5p\ge5 を素数とする。同一な pp 個の駒を p×pp\times p の盤に、全てが同じ行にはならないように置く方法の数を rr とする(同じ列には全て置いてよい)。rr が p5p^5 で割り切れることを証明せよ。
ステップ 3/5: p で多項式を評価する
f(p)=(p−1)!=sp−2pp−2+⋯+s1p+s0f(p)=(p-1)!=s_{p-2}p^{p-2}+\cdots+s_1p+s_0
詳しい解説

s0=(p−1)!s_0=(p-1)! は厳密に成り立つので、x=px=p を代入して s0s_0 を消すと pp−1+sp−2pp−2+⋯+s2p2=−s1pp^{p-1}+s_{p-2}p^{p-2}+\cdots+s_2p^2=-s_1p。p≥5p\ge5 かつ i≥1i\ge1 で p∣sip\mid s_i だから、pp で割った左辺の各項は −s1-s_1 を除き全て p2p^2 の倍数である。従って p2∣s1p^2\mid s_1。