Eine Interessante Übung, mit dem Satz von Wilson

Dienstag, 4. Juni 2024

Eine Interessante Übung, mit dem Satz von Wilson
Eine nette Übung, die den Satz von Wilson benutzen kann.

Problemstellung

Berechne D=gcd(n!+1,(n+1)!)D = \gcd(n! + 1, (n + 1)!)

Meine Lösung

Sei P\mathbb{P} die Menge aller Primzahlen.

Unmittelbar erinnert der Ausdruck (n+1)!(n + 1)! einem an den Satz von Wilson, der besagt, dass

(n1)!1(modn)nP(n - 1)! \equiv -1 \pmod{n} \Longleftrightarrow n \in \mathbb{P}

Trenne jetzt das Problem in zwei Fälle.

Fall 1: nPn \in \mathbb{P}

In diesem Fall kann man sagen, dass

n!1(modn+1) n!+10(modn+1) n+1n!+1\begin{align*} &n! \equiv -1 \pmod{n + 1} \\ \Longleftrightarrow \space &n! + 1 \equiv 0 \pmod{n + 1} \\ \Longleftrightarrow \space &n + 1 \mid n! + 1 \end{align*}

Beachte, dass keine von der Menge S={1,2,,n}S = \{1, 2, \ldots, n\} den Ausdruck n!+1n! + 1 teilt, weil alle einem Rest von 1 lassen. Beachte auch, dass alle von SS die Nummer (n+1)!(n + 1)! teilen (1)(1). Also ist D=n+1D = n + 1.

Fall 2: nPn \notin \mathbb{P}

Aus der Beobachtung (1)(1) folgt dass, in diesem Fall D=1D = 1.