■フェルマーの合同式の発見と証明(その3)
pが素数のとき
1^p−1,2^p−2,3^p−3,4^p−4,5^p−5,・・・はすべてpで割り切れるのであるが,たとえば,p=7として,n^7−nが7で割り切れることを示してみたい.
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[1]p=2のとき
n^2−n=n(n−1)
連続する2つの整数の積は2の倍数なので,n^2−nは2の倍数となり,n^2とnを2で割ったときの余りは等しい.
[2]p=3のとき
n^3−n=(n+1)n(n−1)
連続する3つの整数の積は3の倍数なので,n^3−nは3の倍数となり,n^3とnを3で割ったときの余りは等しい.
[3]p=5のとき
n^5−n=n(n^4−1)=n(n^2−1)(n^2+1)
=n(n^2−1)(n^2−4+5)
=(n−2)(n−1)n(n+1)(n+2)+5n(n^2−1)
連続する5つの整数の積は5の倍数なので,n^5−nは5の倍数となり,n^5とnを5で割ったときの余りは等しい.
[4]p=7のとき
n^7−n=n(n^2−1)(n^4+n^2+1)=n(n^2−1){(n^2−4)(n^2−9)+14n^2−35}
=(n−3)(n−2)(n−1)n(n+1)(n+2)(n+3)+7(n^2−1)(2n^2−5)
連続する7つの整数の積は7の倍数なので,n^7−nは7の倍数となり,n^7とnを7で割ったときの余りは等しい.
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