题目内容

【题目】设为奇质数,、是小于的正整数.证明:的充分必要条件是,对任何小于的正整数,均有等于正奇数.

【答案】见解析

【解析】

必要性.

若,是小于的任一正整数,记,.

因为质数,故、皆不为整数.

因此,存在、,使,.

相加得.

故为整数.

由于,则必有.

从而,(奇数).

充分性.

若对任何小于的正整数,均有等于正奇数. ①

令,则.

由必要性的讨论可知,对任何小于的正整数,均有等于正奇数.②

因此,由①、②,对任何小于的正整数,均有等于偶数.③

由式③进而可得,对任何正整数,均有等于偶数.④

(事实上,设,,则

等于偶数)

为证充分性,只须证.用反证法.

假设,不妨设,则.

因为奇质数,有.因此,有正整数与,使.

据此知,必为奇数,且.⑤

显然,不等于整数(否则,若等于整数,

由式⑤,为整数.因,则.从而,等于整数.故等于整数.矛盾).

由不等于整数,则.

对式⑤两边取整得.

因此,为奇数,这与式④矛盾.

故原假设不真.

于是,,即,所以,.

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