Cho P là số nguyên tố >3.Chứng minh rằng:
P^2-1 chia hết cho 24
(ghi cách trình bày)
Giúp với!
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
P=7 vì 24+1=25 nên sẽ ko có số \(P^2\)thỏa mãn nên:
24x2+1=49 mà \(7^2\)=49 và 7 cũng là SNT nên P=7
tick nka
p;q là các số nguyên tố lớn hơn5
=>p,q là các số lẻ và p,q đều không chia hết cho 3
p là số lẻ nên p=2a+1
\(p^4-1=\left(p^2-1\right)\left(p^2+1\right)\)
=(p-1)(p+1)\(\left(p^2+1\right)\)
\(=\left(2a+1-1\right)\left(2a+1+1\right)\left\lbrack\left(2a+1\right)^2+1\right\rbrack\)
\(=2a\left(2a+2\right)\left(4a^2+4a+1+1\right)=2a\cdot2\cdot\left(a+1\right)\cdot2\cdot\left(2a^2+2a+1\right)\)
\(=8a\left(a+1\right)\left(2a^2+2a+1\right)\) ⋮8
p không chia hết cho 3 nên p=3k+1 hoặc p=3k+2
TH1: p=3k+1
\(p^4-1=\left(p-1\right)\left(p+1\right)\left(p^2+1\right)\)
\(=\left(3k+1-1\right)\left(3k+1+1\right)\left\lbrack\left(3k+1\right)^2+1\right\rbrack\)
\(=3k\left(3k+2\right)\left(9k^2+6k+1+1\right)=3k\left(3k+2\right)\left(9k^2+6k+2\right)\) ⋮3(2)
TH2: p=3k+2
\(p^4-1=\left(p-1\right)\left(p+1\right)\left(p^2+1\right)\)
\(=\left(3k+2-1\right)\left(3k+2+1\right)\left\lbrack\left(3k+2\right)^2+1\right\rbrack\)
\(=\left(3k+1\right)\left(3k+3\right)\left(9k^2+12k+4+1\right)=3\left(k+1\right)\left(3k+1\right)\left(9k^2+12k+5\right)\) ⋮3(1)
Từ (1),(2) suy ra \(p^4-1\) ⋮3
p là số nguyên tố lớn hơn 5
=>p không chia hết cho 5
=>p∈{5k+1;5k+2;5k+3;5k+4}
TH1: p=5k+1
\(p^4-1=\left(p-1\right)\left(p+1\right)\left(p^2+1\right)\)
\(=\left(5k+1-1\right)\left(5k+1+1\right)\left\lbrack\left(5k+1\right)^2+1\right\rbrack\)
\(=5k\left(5k+2\right)\left(25k^2+10k+1+1\right)\)
\(=5k\left(5k+2\right)\left(25k^2+10k+2\right)\) ⋮5(3)
TH2: p=5k+2
\(p^4-1=\left(p-1\right)\left(p+1\right)\left(p^2+1\right)\)
\(=\left(5k+2-1\right)\left(5k+2+1\right)\left\lbrack\left(5k+2\right)^2+1\right\rbrack\)
\(=\left(5k+1\right)\left(5k+3\right)\left(25k^2+20k+4+1\right)\)
\(=\left(5k+1\right)\left(5k+3\right)\left(25k^2+20k+5\right)\)
\(=5\left(5k^2+4k+1\right)\left(5k+1\right)\left(5k+3\right)\) ⋮5(4)
TH3: p=5k+3
\(p^4-1=\left(p-1\right)\left(p+1\right)\left(p^2+1\right)\)
\(=\left(5k+3-1\right)\left(5k+3+1\right)\left\lbrack\left(5k+3\right)^2+1\right\rbrack\)
\(=\left(5k+2\right)\left(5k+4\right)\left(25k^2+30k+9+1\right)\)
\(=\left(5k+2\right)\left(5k+4\right)\left(25k^2+30k+10\right)\)
\(=5\left(5k^2+6k+2\right)\left(5k+2\right)\left(5k+4\right)\) ⋮5(5)
TH4: p=5k+4
\(p^4-1=\left(p-1\right)\left(p+1\right)\left(p^2+1\right)\)
\(=\left(5k+4-1\right)\left(5k+4+1\right)\left\lbrack\left(5k+4\right)^2+1\right\rbrack\)
\(=\left(5k+3\right)\left(5k+5\right)\left(25k^2+40k+16+1\right)\)
\(=5\left(k+1\right)\left(5k+3\right)\left(25k^2+40k+17\right)\) ⋮5(6)
Từ (3),(4),(5),(6) suy ra \(p^4-1\) ⋮5
mà \(p^4-1\) ⋮3 và \(p^4-1\) ⋮8; \(p^4-1\) ⋮2
và ƯCLN(3;5;8;2)=1
nên \(p^4-1\) ⋮3*5*8*2
=>\(p^4-1\) ⋮240(7)
q là số lẻ nên q=2b+1
\(q^4-1=\left(q^2-1\right)\left(q^2+1\right)\)
=(q-1)(q+1)\(\left(q^2+1\right)\)
\(=\left(2b+1-1\right)\left(2b+1+1\right)\left\lbrack\left(2b+1\right)^2+1\right\rbrack\)
\(=2b\left(2b+2\right)\left(4b^2+4b+1+1\right)=2b\cdot2\cdot\left(b+1\right)\cdot2\cdot\left(2b^2+2b+1\right)\)
\(=8b\left(b+1\right)\left(2b^2+2b+1\right)\) ⋮8
q không chia hết cho 3 nên p=3k+1 hoặc p=3k+2
TH1: q=3k+1
\(q^4-1=\left(q-1\right)\left(q+1\right)\left(q^2+1\right)\)
\(=\left(3k+1-1\right)\left(3k+1+1\right)\left\lbrack\left(3k+1\right)^2+1\right\rbrack\)
\(=3k\left(3k+2\right)\left(9k^2+6k+1+1\right)=3k\left(3k+2\right)\left(9k^2+6k+2\right)\) ⋮3(8)
TH2: q=3k+2
\(q^4-1=\left(q-1\right)\left(q+1\right)\left(q^2+1\right)\)
\(=\left(3k+2-1\right)\left(3k+2+1\right)\left\lbrack\left(3k+2\right)^2+1\right\rbrack\)
\(=\left(3k+1\right)\left(3k+3\right)\left(9k^2+12k+4+1\right)=3\left(k+1\right)\left(3k+1\right)\left(9k^2+12k+5\right)\) ⋮3(9)
Từ (8),(9) suy ra \(q^4-1\) ⋮3
q là số nguyên tố lớn hơn 5
=>q không chia hết cho 5
=>q∈{5k+1;5k+2;5k+3;5k+4}
TH1: q=5k+1
\(q^4-1=\left(q-1\right)\left(q+1\right)\left(q^2+1\right)\)
\(=\left(5k+1-1\right)\left(5k+1+1\right)\left\lbrack\left(5k+1\right)^2+1\right\rbrack\)
\(=5k\left(5k+2\right)\left(25k^2+10k+1+1\right)\)
\(=5k\left(5k+2\right)\left(25k^2+10k+2\right)\) ⋮5(10)
TH2: q=5k+2
\(q^4-1=\left(q-1\right)\left(q+1\right)\left(q^2+1\right)\)
\(=\left(5k+2-1\right)\left(5k+2+1\right)\left\lbrack\left(5k+2\right)^2+1\right\rbrack\)
\(=\left(5k+1\right)\left(5k+3\right)\left(25k^2+20k+4+1\right)\)
\(=\left(5k+1\right)\left(5k+3\right)\left(25k^2+20k+5\right)\)
\(=5\left(5k^2+4k+1\right)\left(5k+1\right)\left(5k+3\right)\) ⋮5(11)
TH3: q=5k+3
\(q^4-1=\left(q-1\right)\left(q+1\right)\left(q^2+1\right)\)
\(=\left(5k+3-1\right)\left(5k+3+1\right)\left\lbrack\left(5k+3\right)^2+1\right\rbrack\)
\(=\left(5k+2\right)\left(5k+4\right)\left(25k^2+30k+9+1\right)\)
\(=\left(5k+2\right)\left(5k+4\right)\left(25k^2+30k+10\right)\)
\(=5\left(5k^2+6k+2\right)\left(5k+2\right)\left(5k+4\right)\) ⋮5(12)
TH4: q=5k+4
\(q^4-1=\left(q-1\right)\left(q+1\right)\left(q^2+1\right)\)
\(=\left(5k+4-1\right)\left(5k+4+1\right)\left\lbrack\left(5k+4\right)^2+1\right\rbrack\)
\(=\left(5k+3\right)\left(5k+5\right)\left(25k^2+40k+16+1\right)\)
\(=5\left(k+1\right)\left(5k+3\right)\left(25k^2+40k+17\right)\) ⋮5(13)
Từ (10),(11),(12),(13) suy ra \(q^4-1\) ⋮5
mà \(q^4-1\) ⋮3 và \(q^4-1\) ⋮8; \(q^4-1\) ⋮2
và ƯCLN(3;5;8;2)=1
nên \(q^4-1\) ⋮3*5*8*2
=>\(q^4-1\) ⋮240(14)
Từ (7),(14) suy ra \(p^4-1-\left(q^4-1\right)\) ⋮240
=>\(p^4-q^4\) ⋮240
Vì p là số nguyên tố lớn hơn 2=>p là số lẻ
=>p=2k+1
=>(p-1).(p+1)=(2k+1-1).(2k+1+1)=2k.(2k+2)=2k.2.(k+1)=4.k.(k+1)
Vì k và k+1 là 2 số tự nhiên liên tiếp.
=>k.(k+1) chia hết cho 2
=>4.k.(k+1) chia hết cho 8
=>(p-1).(p+1) chia hết cho 8(1)
Lại có: (p-1).(p+1)=p2-1
Vì p là số nguyên tố lớn hơn 3
=>p không chia hết cho 3
=>p2 chia 3 dư 1
=>p2-1 chia hết cho 3
=>(p-1).(p+1) chia hết cho 3(2)
Từ (1) và (2) ta thấy:
(p-1).(p+1) chia hết cho 8 và 3
Mà (8,3)=1
=>(p-1).(p+1) chia hết cho 8.3
=>(p-1).(p+1) chia hết cho 24
Vậy (p-1).(p+1) chia hết cho 24