记S(k)=1¹+2²+3³+…+k^k,其中k为正整数. 为方便起见,我们在此约定,将完全平方数、完全立方数、完全四次方数等等统称为方幂数.
对于什么样的正整数k , S(k)会是一个方幂数,这问题并不容易. 我们能够容易解决的,只是一些特例. 比如我们有下列结果:
命题. 若 k= 32a + m , 其中 a 为非负整数,而 m 是集合 {7, 8, 15, 16 , 23, 24 }中的一个元素,则 S(k)不是方幂数.
这命题的证明并不困难. 记F(t)=1¹+3³+5^5…+(2t-1)^(2t-1) , 其中t为任意正整数.
以32为模,考虑同余.
先做一个简单计算,得出F(4)≡8.
对任意非负整数n 与正奇数b, 有(8n+b)^(8n+b)≡(b^b)(8n+1),
因此得出(8n+1)^(8n+1)+(8n+3)^(8n+3)+(8n+5)^(8n+5)+(8n+7)^(8n+7)≡(8n+1)F(4)≡8,
得到 F(4n)≡8n (按惯例,F(0)表示0 ) ,F(16n)≡0,F(16n+c)≡F(c).
于是
S(32a +7)≡S(32a +8)≡ 4+F(16a+4)≡4+F(4)≡12,
S(32a +15)≡S(32a +16)≡ 4+F(16a+8)≡4+F(8)≡20,
S(32a +23)≡S(32a +24)≡ 4+F(16a+12)≡4+F(12)≡28.
这就得出了上述命题的证明. (注意,以32为模,余数是12或20或28的正整数是不可能为
方幂数的).
在上述命题中取a=62 , m = 7 , 就得知S(1991)不是方幂数,这说明楼主链接中的那个例题,题目是正确的,但证明是错误的.