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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 3/6 步:排除 p>ap>a
p>a ⇒ b!=ap−p>a! ⇒ b>ap>a\ \Rightarrow\ b!=a^p-p>a!\ \Rightarrow\ b>a
详细分析

反设 p>ap>a。则 p≥a+1p\ge a+1,且对整数 t≥a+1t\ge a+1,函数 at−ta^t-t 递增,所以 b!=ap−p≥aa+1−(a+1)>a!b!=a^p-p\ge a^{a+1}-(a+1)>a!。故 b>ab>a。将 b!=ap−pb!=a^p-p 模 aa 化简得 a∣pa\mid p,但 1<a<p1<a<p,矛盾;a=1a=1 也不满足原方程。因此 p≤ap\le a。