1980 AMC 12 第 28 题

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28.

当 nn 等于下列哪个数时,多项式 x2n+1+(x+1)2nx^{2n}+1+(x+1)^{2n} 不能被 x2+x+1x^2+x+1 整除?
The polynomial x2n+1+(x+1)2nx^{2n}+1+(x+1)^{2n} is not divisible by x2+x+1x^2+x+1 if nn equals
1717
2020
2121
6464
6565
答案:C
知识点:多项式单位根模幂运算
小提示:
把非实三次单位根 ω\omega 代入该多项式
Evaluate the polynomial at a nonreal cube root of unity ω\omega
大提示:
利用 1+ω=−ω21+\omega=-\omega^2,并按 nn 模 33 的余数分类
Use 1+ω=−ω21+\omega=-\omega^2 and consider nn modulo 33
解答:
令 ω2+ω+1=0\omega^2+\omega+1=0。由于 1+ω=−ω21+\omega=-\omega^2,把 ω\omega 代入多项式可得 ω2n+1+ω4n。 \omega^{2n}+1+\omega^{4n}\text{。}该式通常为 00;仅当 ω2n=1\omega^{2n}=1 时,它才等于 33。后一种情形恰好在 nn 是 33 的倍数时发生。选项中只有 2121 能被 33 整除,所以此时整除性不成立。
因此,正确答案是 C。
Let ω2+ω+1=0.\omega^2+\omega+1=0. Since 1+ω=−ω2,1+\omega=-\omega^2, the polynomial evaluated at ω\omega is ω2n+1+ω4n. \omega^{2n}+1+\omega^{4n}. This is 00 unless ω2n=1,\omega^{2n}=1, in which case it is 3.3. The latter occurs exactly when nn is divisible by 3.3. Among the choices only 2121 is divisible by 3,3, so that is the value for which divisibility fails.
Therefore, the correct answer is C.
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