一个有趣的同余问题

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也是 luogu#6610 的题解。

感谢数竞同学的做法

数竞同学真是太强了!


简述一下题意,给定 ,求满足同余方程 的解的组数,其中

只需要考虑 为奇质数时的情况,这是因为显然 的答案就是分别考虑 情况下答案的数量之积。

容易发现如下等式成立:,所以所求即 . 不妨先考虑如何求 。以下讨论均建立在 基础下,有些步骤不再写出。

三项式定理展开一下:

考察式子 , 不妨设 的一个原根为 ,由 知 a 遍历 ,所以原式即 ,除非 时原式等于 ,否则原式等于 0。而又 ,故只有 不为 0。

所以 ,又有:

所以

所以

接下来对 进行一些讨论。若 不等于 ,我断言答案组数为偶数且不大于 。可以分 是否是二次剩余讨论证明,留给读者思考。所以若 则答案为 。若 ,首先有解 ,且其它解均成对出现,故答案为奇数。所以当 时答案为 1,否则答案为