■フェルマーの小定理とウィルソンの定理(その7)
(その6)を補足.
一般に,pを素数,kをp−1で割り切れない正の整数とするとき,
1^k+1/2^k+1/3^k+・・・+1/(p−1)^k
の分子はpで割り切れる
=1^k+2^k+3^k+・・・+(p−1)^k
がpで割り切れることが示されています.
コラム「ウォルステンホルムの定理」では
1^k+1/2^k+1/3^k+・・・+1/(p−1)^k
=1^k+2^k+3^k+・・・+(p−1)^k (mod p)
であることを用いているのですが,これは,
1=1,1/2^k=2^k,1/3^3=3^k,・・・,1/(p−1)^k=(p−1)^k (mod p)
という意味ではありません.各逆数1/1,1/2^k,・・・,1/(p−1)^k (mod p)は,すべての剰余1,2^k,・・・,(p−1)^k (mod p)をきっかり1回だけ覆うという意味で,再配列によって
1+1/2^k+1/3^k+・・・+1/(p−1)^k
=1+2^k+3^k+・・・+(p−1)^k (mod p)
となるのです.
ここでも同様で,
1=g,2^k=(2g)^k,3^3=(3g)^k,・・・,(p−1)^k=((p−1)g)^k (mod p)
という意味ではありません.1,2^k,・・・,(p−1)^k (mod p)は,g,(2g)^k,・・・,((p−1)g)^k (mod p)をきっかり1回だけ覆うという意味で,再配列によって
1^k+2^k+3^k+・・・+(p−1)^k
=g^k+(2g)^k+(3g)^k+・・・+((p−1)g)^k (mod p)
となるのです.
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