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第3题

设 p≥5p\ge5 为素数。令 rr 为在 p×pp\times p 棋盘上放置 pp 个相同棋子的方式数,要求棋子不全在同一行(但可以全在同一列)。证明 rr 被 p5p^5 整除。
第 2/5 步:引入系数多项式
f(x)=∏i=1p−1(x−i)=xp−1+sp−2xp−2+⋯+s1x+s0f(x)=\prod_{i=1}^{p-1}(x-i)=x^{p-1}+s_{p-2}x^{p-2}+\cdots+s_1x+s_0
详细分析

令 f(x)=∏i=1p−1(x−i)=xp−1+sp−2xp−2+⋯+s1x+s0f(x)=\prod_{i=1}^{p-1}(x-i)=x^{p-1}+s_{p-2}x^{p-2}+\cdots+s_1x+s_0。由费马定理 xp−1−1≡f(x)(modp)x^{p-1}-1\equiv f(x)\pmod p。比较系数得到 1≤i≤p−21\le i\le p-2 时 p∣sip\mid s_i,且 s0≡−1(modp)s_0\equiv-1\pmod p。