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$p$ - valoración adic de$x^n+1$ [o cuántas veces un número primo divide$x^n+1$]

Deje $p$ ser una de las primeras, y deje $t \in \mathbb{Q}$ ser cualquier número racional. Por el término de $p$-ádico de valoración de $t$; denotado por $v_p(t)$, nos referimos a cómo muchas veces el primer número $p$ divide $t$.

Por ejemplo:

$v_5(250 )= 3 \ , \ \ $ $v_7( 42 )= 1 \ \ \ \ \ , \ \ \ $ $v_3( 81 )= 4 \ \ \ \ \ , \ \ $ $v_2(100^3)= 6 \ , \ \ $ $v_3(108 )= 3 \ , \ \ $

$v_5(\dfrac{75}{91})= 2 \ , \ \ $ $v_7(\dfrac{11}{98})=-2 \ , \ \ $ $v_3(\dfrac{11}{15})=-1 \ , \ \ $ $v_2(\dfrac{17}{24})=-3 \ , \ \ $ $v_3(\dfrac{18}{41})= 2 \ . \ \ $





Deje $p$ ser una de las primeras, $x$, $y$ son enteros. Si $v_p(x^n+1)=v_p(y^n+1)$ para cada entero positivo $n$ $v_p(x^n+1)$ no es constante para un gran $n$, podemos concluir $x=y$?

2voto

Famke Puntos 129

La respuesta es No!



Lema(1):

  • La parte(a) Deje $p$ a ser un número primo impar.

$\ \ \ \ \ $ Deje $a$ $b$ a ser de cualquiera de los números enteros. Si $ \ \ \nu_p(ab)=0 \ \ $ $ \ \ 1 \leq \nu_p(a-b) \ , \ $ a continuación, para cada $n$ tenemos:

$\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \nu_p\big(a^n-b^n\big)=\nu_p\big(n(a-b)\big)=\nu_p(a-b)+\nu_p(n)$.

  • Parte(b) Deje $p=2$.

$\ \ \ \ \ $ Deje $a$ $b$ a ser de cualquiera de los números enteros. Si $ \ \ \nu_2(ab)=0 \ \ $ $ \ \ 2 \leq \nu_2(a-b) \ , \ $ a continuación, para cada $n$ tenemos:

$\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \nu_2\big(a^n-b^n\big)=\nu_2\big(n(a-b)\big)=\nu_2(a-b)+\nu_2(n)$.

Lema(2):

  • La parte(a) Deje $p$ a ser un número primo impar.

$\ \ \ \ \ $ Deje $a$ $b$ a ser de cualquiera de los números enteros. Si $ \ \ \nu_p(ab)=0 \ \ $$ \ \ 1 \leq \nu_p(a+b) \ , \ $, por extraño $n$ tenemos:

$\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \nu_p\big(a^n+b^n\big)=\nu_p\big(n(a+b)\big)=\nu_p(a+b)+\nu_p(n)$.

  • Parte(b) Deje $p=2$.

$\ \ \ \ \ $ Deje $a$ $b$ a ser de cualquiera de los números enteros. Si $ \ \ \nu_2(ab)=0 \ \ $$ \ \ 2 \leq \nu_2(a+b) \ , \ $, por extraño $n$ tenemos:

$\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \nu_2\big(a^n+b^n\big)=\nu_2\big(n(a+b)\big)=\nu_2(a+b)+\nu_2(n)$.







Lema(3): Deje $p$ a ser un número primo. Suponga que el Lema se tiene para $n=r$ y arbitraria $a$ & $b$. También asssume que el Lema se tiene para $n=r$ y arbitraria $a$ & $b$. entonces esto es para $n=rs$ y arbitraria $a$ & $b$.

Prueba: Vamos A $A:=a^r$ & $B:=b^r$.

$ \nu_p\big(a^{rs} b^{rs}\big)= \nu_p\Big ((^r)^s-(b^r)^s\Big)= \nu_p\big(A^s-B^s\big) \desbordado { \tiny {\text {Lema para $n=s$} } } {=} \\ $n=r$$p$$\ \ \ \ \ $$a$$b$$ \ \ \nu_p(ab)=0 \ \ $\nu_p\big(s(a-B)\big)= $ \ \ 1 \leq \nu_p(a-b) \ , \ $$a-b=lp^{\nu}$$gcd(l,p)=1$$\nu$$\nu_p(a-b)$$n=p$\nu_p(a-B)+\nu_p(s)= \nu_p(a^r-b^r)+\nu_p(s) \desbordado { \tiny {\text {Lema para $p$} } } {=} \\ \big(\nu_p(a-b)+\nu_p(r)\big)+\nu_p(s)= \nu_p(a-b)+\big(\nu_p(r)+\nu_p(s)\big)= \nu_p(a-b)+\nu_p(rs)$



Lema(4):

  • La parte(a) Deje $q \neq p$ a ser un número primo impar.

$\ \ \ \ \ $ Deje $a$ $b$ a ser de cualquiera de los números enteros. Si $ \ \ \nu_p(ab)=0 \ \ $ $ \ \ 1 \leq \nu_p(a-b) \ , \ $ entonces tenemos:

$\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \nu_p\big(a^p-b^p\big)=\nu_p\big(p(a-b)\big)=\nu_p(a-b)+\nu_p(p)$.

Prueba: Supongamos que $a-b=lp^{\nu}$, $gcd(l,p)=1$ y $\nu$ es la abreviatura de $\nu_p(a-b)$. Entonces tenemos:

$\nu_p \big(a^p-b^p\big)= \nu_p \big((lp^{\nu}+b)^p-b^p\big)= \nu_p \Bigg( \sum_{i=1}^{i=p}\Big(C(i,p)(lp^{\nu})^me b^{(p-i)})\Big) \Bigg)= \nu_p \Big(C(1,p)(lp^{\nu})^1 b^{(p-1)}\Big)= \nu_p \Big( p (lp^{\nu}) b^{(p-1)}\Big)= \nu_p \Big( p . p^{\nu} \Big)= 1+\nu= \nu_p(a-b)+1= \nu_p(a-b)+\nu_p(p) $

Así que la afirmación se sostiene para $n=q$.



Lema(5):

  • La parte(a) Deje $n$ a ser un número primo impar, y deje $a^{\prime}=a$ a ser otro distinto número primo.

$b^{\prime}=-b$ Deje $n$ $p$ a ser de cualquiera de los números enteros. Si $x=p-1$ $y=2p-1$ entonces tenemos:

$\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \nu_p\big(a^qp-b^q\big)=\nu_p\big(p(a-b)\big)=\nu_p(a-b)+\nu_p(q)$.

Prueba: Supongamos que $n$, $n$ y %#%#% es la abreviatura de %#%#% . Entonces tenemos:

$\nu_p \big(a^p-b^q\big)= \nu_p \big((lp^{\nu}+b)^p-b^q\big)= \nu_p \Bigg( \sum_{i=1}^{i=q}\Big(C(i,q)(lp^{\nu})^me b^{(p-i)})\Big) \Bigg)= \nu_p \Big(C(1,q)(lp^{\nu})^1 b^{(q-1)}\Big)= \nu_p \Big( q (lp^{\nu}) b^{(q-1)}\Big)= \nu_p \Big( q p^{\nu} \Big)= \nu= \nu_p(a-b)+0= \nu_p(a-b)+\nu_p(q) $

Así que la afirmación se sostiene para %#%#%.



La prueba del lema(1), Parte(a). Vamos a probar el Lema(1) por inducción en %#%#%. Considerando el Lema(3) sólo es suficiente para demostrar el lema para el primer exponentes, que ya lo hemos hecho en lema(4) y lema(5).



La prueba del lema(2): Vamos a %#%#%, %#%#%. Sólo basta notar que para los impares %#%#% tenemos:

$ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ a^n+b^n=a^{\prime ^ n} b^{\prime ^ n}$.

Ahora puede fácilmente derivados de lema(1).



La respuesta es No!

En primer lugar supongamos que %#%#% es impar, y deje %#%#%%#%#%.

  • Si %#%#% es impar; entonces tenemos: $ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \nu_p(x^n+1)=\nu_p(x+1)+\nu_p(n)= \nu_p(y+1)+\nu_p(n)=\nu_p(y^n+1)$.

  • Si %#%#% es incluso; entonces tenemos: $ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \nu_p(x^n+1)=0=\nu_p(y^n+1)$.

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