设m,n为正整数,p为素数,则C(下m+n上m)含p的幂次等于m+n在p进制下的进位次数。
简要证明
组合数 所含p的幂次数为
=
这是因为组合数公式 以及n!含有素数p的幂次公式vp(n!)= 。
对于某个p^i,等于m在p进制表示下去掉后i位,在第i+1位上,m+n在这一位上进位的充要条件是 =1,不进位则 =0.因此 就是m+n在p进制下的进位次数。
应用举例
例(2014 中国数学奥林匹克 30,4,21分)求具有下述性质的所有整数k:存在无穷多个正整数n,使得n+k不整除。
解 ∵ = = ,
∴ = - 是整数,
∴n+1| 对任意正整数n成立,从而1不满足要求。
当k≤0时,取n=p-k(p为奇素数,p\u003e-2k),满足要求。
当k≥2时,取k的一个素因子p,选取正整数m使得p^m\u003ek,令n=p^m-k,我们证明:n+k不整除。
显然有n\u003e0,由n\u003cp^m知n在p进制下最多m位,∵p|k,p|p^m,∴p|n。∴在p+1进制下n个位为0.
∴2n=n+n最多进位m-1次。由库默尔定理,最多有m-1个p,∵n+k=p^m,∴