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第3题

求所有正整数 k<202k<202,使得存在正整数 nn 满足 {n202}+{2n202}+⋯+{kn202}=k2,\left\{\frac{n}{202}\right\}+\left\{\frac{2n}{202}\right\}+\cdots+\left\{\frac{kn}{202}\right\}=\frac{k}{2}, 其中 {x}\{x\} 表示 xx 的小数部分。(即 {x}\{x\} 是满足 0≤r<10\le r<1 且 x−rx-r 为整数的实数 rr。)
第 3/5 步:对素数101取模
101∣k(k+1) ⟹ k∈{100,101,201}(1≤k<202)101\mid k(k+1)\ \Longrightarrow\ k\in\{100,101,201\}\quad(1\le k<202)
详细分析

把 nk(k+1)−404z=202knk(k+1)-404z=202k 模 101101(注意 202=2⋅101202=2\cdot101、404=4⋅101404=4\cdot101)得 101∣nk(k+1)101\mid nk(k+1)。因 101101 为素数且 101∤n101\nmid n,故 101∣k(k+1)101\mid k(k+1),即 101∣k101\mid k 或 101∣k+1101\mid k+1。结合 1≤k<2021\le k<202,只剩下 k∈{100,101,201}k\in\{100,101,201\}。