- Ta biến đổi như sau:
$$n! \vdots n^3-1 \Leftrightarrow n.(n-2)! \vdots (n^2+n+1).$$
- Khi đó do $ƯCLN(n,n^2+n+1)=1$ nên bài toán tương đương chứng minh có vô hạn $n \in \mathbb{N^*}$ sao cho:
$$(n-2)! \vdots (n^2+n+1)$$
- Xét $n=2^{2^k}, \forall k \geq 3$, ta nhận thấy rằng:
$$n^2+n+1= 2^{2^{k+1}}+2^{2^k}+1=(2^{2^k}-2^{2^{k-1}}+1).(2^{2^k}+2^{2^{k-1}}+1)=$$$$(2^{2^k}-2^{2^{k-1}}+1).(2^{2^{k-1}}-2^{2^{k-2}}+1)\dots(2^2-2+1).(2^2+2+1).$$
Mà $(n-2)!= (2^{2^k}-2)!$ và do $2^{2^j}-2^{2^{j-1}}+1>2^{2^{j-1}}-2^{2^{j-2}}+1, \forall j \geq 3$, $2^{2^2}-2^2+1 > 2^2+2+1>2^2-2+1$, nên ta chỉ cần chứng minh với $k \geq 3$ thì bắt đẳng thức sau luôn đúng:
$$2^{2^k}-2^{2^{k-1}}+1 \leq n-2=2^{2^k}-2 \Leftrightarrow 2^{2^{k-1}} \geq 3$$
Dễ thấy với $k \geq 3$ thì luôn đúng, từ đó ta suy ra đpcm.
- P.S.: Hướng của mình chủ yếu dựa vào đẳng thức $a^4+a^2+1=(a^2+a+1)(a^2-a+1)$ mà làm quen nhiều bài nên nhớ tới $a=2^{2^k}$ để tách nhân tử được nhiều lần.
- Phan Tien Ngoc, Element hero Neos, Zz Isaac Newton Zz và 2 người khác yêu thích