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求大神帮忙解决一道题

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记a和b是两个大于1的整数,证明:存在一个整数n使得(a^n-1)(b^n-1)不是完全平方数


1楼2016-09-19 15:07回复
    我们可以先找一个素数p使得ab不是p的倍数而且也不是p的二次剩余。于是a,b两者一个是p的二次剩余一个不是。不妨设a是p的二次剩余而b不是
    于是先取n1=(p-1)/2,于是a^n1-1是p的倍数,但是b^n1-1不是p的倍数
    现在假设p^k|a^n1-1,如果k是奇数,那么(a^n1-1)(b^n1-1)中含p的因子正好奇数次,所以不可能是完全平方数。
    但是如果k是偶数,我们可以选择n2=n1*p,于是我们可以得出a^n2-1中p的因子数目为k+1,但是b^n2-1还是不是p的倍数,同样(a^n2-1)(b^n2-1)中含p的因子是奇数次,同样不可能是完全平方数


    4楼2016-09-20 08:04
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      所以现在的问题就是如何找到一个素数p,使得ab不是其二次剩余。
      首先我们看ab是奇数的情况,我们可以任意找一个数h使得勒让德符号(h/ab)=-1
      那么如果h=1(mod 4),对于任意x=h+4kab,有(ab/x)=(x/ab)=-1,
      而如果h=3(mod 4),那么对于任意x=h+2ab+4kab,有(ab/x)=(x/ab)=-1
      另外,根据Dirichlet定理,上面的x中必然存在素数。所以我们可以找到p使得ab不是其二次剩余。
      而对于ab是偶数情况,那么我们就需要判断其含2的次数的奇偶性,如果含偶数个2,和上面过程可以完全相同构造;但是如果含奇数个2,那么我们需要根据h模8的余数进行分析,情况会稍微复杂一些,但是同样可以找出一个满足条件的素数p


      5楼2016-09-20 08:19
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