MathLabs

第3题

设 kk 为正整数,SS 为奇素数组成的有限集合。证明将 SS 的元素排列在一个圆周上,使得任意相邻两数之积都具有 x2+x+kx^2+x+k(其中 xx 为某个正整数)的形式,这样的排列方式(不计旋转与反射)至多只有一种。
第 3/6 步:用韦达公式关联两个根 x,yx,y
x+y+1=p,xy≡k(modp)x+y+1=p,\quad xy\equiv k\pmod p
详细分析

若 pq=x2+x+kpq=x^2+x+k 与 pr=y2+y+kpr=y^2+y+k 都良好且 0≤x,y<p0\le x,y<p,则 x,yx,y 是上面所求的 T2+T+k≡0(modp)T^2+T+k\equiv0\pmod p 的(至多两个)根,由模 pp 的韦达公式得 x+y≡−1(modp)x+y\equiv-1\pmod p 与 xy≡k(modp)xy\equiv k\pmod p;由于 0<x+y<2p0<x+y<2p,这就迫使精确的整数等式 x+y+1=px+y+1=p。