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第5题

求所有满足 ap=b!+pa^p=b!+p 的正整数三元组 (a,b,p)(a,b,p),其中 pp 为素数。
第 1/6 步:用 pp 进赋值与威尔逊定理界定 bb
通俗地说

若 b!b! 已含两个 pp 因子,则 b!+pb!+p 恰好只含一个 pp 因子,而完全 pp 次幂永远不会如此。

b≤2p−2b\le2p-2
详细分析

若 b≥2pb\ge2p,则 p2∣b!p^2\mid b!,故 vp(b!+p)=1v_p(b!+p)=1,这对完全 pp 次幂 apa^p 不可能。情形 b=2p−1b=2p-1 需单独排除:(2p−1)!+p=p[(p−1)!(p+1)(p+2)⋯(2p−1)+1](2p-1)!+p=p\big[(p-1)!(p+1)(p+2)\cdots(2p-1)+1\big],由威尔逊定理,当 p>2p>2 时括号内 ≡2(modp)\equiv2\pmod p,再次与被 pp 整除矛盾;当 p=2p=2 时,3!+2=83!+2=8 不是完全平方数。因此 b≤2p−2b\le2p-2。