若 1+12+13+⋯+12016=ab,其中 a,b 为互质的正整数,求证:20172∣a.
2021年7月1日,by xixiggg:
记 p=2017,其为素数.由于p−1∑t=11t=12p−1∑t=1(1t+1p−t)=12p−1∑t=1pt(p−t)=p2p−1∑t=11t(p−t),于是,我们只需证:p−1∑t=11t(p−t) 化为最简分数后分子为 p 的倍数. 注意到 t(p−t) 与 p 互素,其中 t=1,⋯,p−1,所以只需证p−1∑t=11t(p−t)≡0(modp),其中,对 p+x,1x 为 x 的数论倒数.事实上,有p−1∑t=11t(p−t)≡p−1∑t=11−t2≡−p−1∑t=1(1t)2≡−p−1∑t=1t2,这是因为 1t(1⩽t⩽p−1)与 t(1⩽t⩽p−1)均构成模 p 的缩系,所以p−1∑t=1(1t)2≡p−1∑t=1t2≡−16(p−1)⋅p⋅(2p−1)≡0(modp).至此,结论获证.