Podróże po Imperium Liczb Część 11 Silnie i symbole Newtona Andrzej Nowicki Olsztyn, Toruń, 2011 Spis treści Wstęp 1 Silnie 1.1 Informacje o cyfrach . . . . . . 1.2 Liczba zer na końcu . . . . . . 1.3 Ostatnia niezerowa cyfra . . . 1.4 Silnie cyfr i ich suma . . . . . 1.5 Równości z silniami . . . . . . 1.6 Nierówności z silniami . . . . . 1.7 Wyznaczniki z silniami . . . . 1.8 Silnie i część całkowita . . . . 1.9 Liczby n! i liczby kwadratowe . 1.10 Liczby n! i liczby potęgowe . . 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 6 7 8 10 11 12 14 15 16 17 2 Silnia i relacja podzielności 2.1 Twierdzenie Wilsona i jego dowód . . . . . . . . 2.2 Modyfikacje i konsekwencje twierdzenia Wilsona 2.3 Uogólnienia twierdzenia Wilsona . . . . . . . . . 2.4 Pewne zastosowania twierdzenia Wilsona . . . . 2.5 Dzielniki liczb n! . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6 Dzielniki liczb n!±1 . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7 Dzielniki liczb a(n!)±1 . . . . . . . . . . . . . . 2.8 Funkcja vp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.9 Liczby n!+a n+a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.10 Iloczyn początkowych liczb postaci n! . . . . . . 2.11 Iloczyny kolejnych liczb całkowitych . . . . . . . 2.12 Różne fakty i zadania z silniami . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 18 20 21 22 23 25 26 27 29 31 32 33 3 Funkcja Smarandache’a 3.1 Definicja i przykłady . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Podstawowe własności funkcji Smarandache’a . . 3.3 Nierówności z funkcją Smarandache’a . . . . . . 3.4 Równości i równania z funkcją Smarandache’a . 3.5 Liczby S(n+1) - S(n) . . . . . . . . . . . . . . . 3.6 Granice i szeregi z funkcją Smarandache’a . . . 3.7 Różne fakty i zadania z funkcją Smarandache’a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 35 36 37 37 39 40 40 . . . . . . . 41 41 42 44 46 47 49 51 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Wstępne informacje o symbolach Newtona 4.1 Cyfry pewnych symboli Newtona . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Splot binomialny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Przykłady funkcji odwracalnych względem splotu binomialnego . 4.4 Binomialne prawo dualności . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5 Binomialny rozkład liczby naturalnej . . . . . . . . . . . . . . . 4.6 Wyznaczniki z symbolami Newtona . . . . . . . . . . . . . . . . 4.7 Ciągi typu dwumianowego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Równości i nierówności z symbolami Newtona 5.1 Elementarne równości z symbolami Newtona . . . P 5.2 Sumy postaci nk=0 nk f (k) . . . . . . . . . . . . . P 5.3 Sumy postaci nk=0 nk f (k)g(n − k) . . . . . . . . Pn n 5.4 Sumy postaci k=0 ak+r . . . . . . . . . . . . . 5.5 Sumy z podwójnymi symbolami Newtona . . . . . 5.6 Liczby postaci 2n n i równości . . . . . . . . . . . 5.7 Różne równości z sumami i symbolami Newtona . 5.8 Równania diofantyczne z symbolami Newtona . . 5.9 Szeregi z symbolami Newtona . . . . . . . . . . . 5.10 Nierówności z symbolami 2n . . . . . . . . . . . n 5.11 Różne nierówności z symbolami Newtona . . . . . 5.12 Dodatkowe fakty i zadania z symbolami Newtona . . . . . . . . . . . . 52 52 53 55 56 57 59 60 62 64 64 65 66 . . . . 67 67 69 71 71 i podzielność . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 2n n . . . . . . 72 74 76 77 77 78 81 81 83 84 86 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Symbole Newtona i podzielność 6.1 Podzielność przez liczby pierwsze . . . . . . . . . . . . 6.2 Funkcje vp , sp i symbole Newtona . . . . . . . . . . . p−2 p−3 6.3 Symbole postaci p−1 . . . i podzielność k , k , k np−1 6.4 Symbole postaci k i podzielność . . . . . . . . . 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10 6.11 Symbole pn+1 pn Liczby postaci i podzielność . . . . . . . . . Nwd i nww . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sumy z symbolami Newtona i podzielność . . . . Iloczyny i symbole Newtona . . . . . . . . . . . Różne fakty i zadania o podzielności i symbolach Całkowitość pewnych liczb wymiernych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Newtona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Twierdzenie Lucasa i jego uogólnienia pn n 7.1 Kongruencja pm ≡ m . . . . . . . . 7.2 Twierdzenie Lucasa . . . . . . . . . . 7.3 Zastosowania twierdzenia Lucasa . . . 7.4 Ciągi spełniające warunek Lucasa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Trójkąt Pascala modulo m 8.1 Trójkąt Pascala modulo 2 . . . 8.2 Trójkąt Pascala modulo 3 . . . 8.3 Trójkąt Pascala modulo 4 . . . 8.4 Trójkąt Pascala modulo 5 . . . 8.5 Trójkąt Pascala modulo m, dla 8.6 Trójkąt Pascala modulo p . . . 8.7 Trójkąt Pascala modulo ps . . 8.8 Podzielność liczby nk przez n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 . 89 . 92 . 94 . 95 . 96 . 98 . 100 . 100 . . . . . . . . . . . . m> . . . . . . . . . . . . . 6 . . . 9 Liczby Apery’ego i liczby Catalana 101 9.1 Liczby Apery’ego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 9.2 Liczby Catalana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 ii 10 Uogólnione symbole Newtona 105 10.1 Symbole hi1 ,i2 ,...,in i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 10.2 Uogólnienia trójkąta Pascala . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 11 Symbole Newtona względem danego ciągu 11.1 Uogólniony współczynnik dwumianowy . . 11.2 Beta ciągi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.3 Alfa ciągi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.4 Liczby Mersenne’a jako alfa i beta ciągi . . 11.5 Liczby qn - 1 jako alfa i beta ciągi . . . . . 11.6 Liczby an - bn jako alfa i beta ciągi . . . . 11.7 Ciągi Fibonacciego jako alfa i beta ciągi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 111 112 113 115 116 117 117 12 Permutacje, kombinacje i dodatkowe 12.1 Permutacje zbiorów skończonych . . 12.2 Permutacje i punkty stałe . . . . . . 12.3 Injekcje, surjekcje i liczby Bella . . . 12.4 Kombinatoryka . . . . . . . . . . . . 12.5 Zadania różne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 119 122 124 124 126 fakty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Spis cytowanej literatury 127 Skorowidz nazwisk 134 Skorowidz 138 iii