3.1.7 如果$a$和$n$是正整数,$n>1$且$a^n - 1$是素数,那么证明,$a=2$且$n$是素数。

证明:由$a^n - 1$ = $(a-1)(a^{n-1} + a^{n-2} + ... + a + 1)$可知
要使得$a^n - 1$是合数,则$a-1=1$,因此a=2.
另外,不妨假设$n$不是素数,令$n=kp$,其中$k,p$均为大于1的正整数,则$a^{kp} - 1 = (a^k - 1)(a^{k(p-1)} + a^{k(p-2)} + ... + a^{k} + 1)$。这与$a^n-1$是素数矛盾。
因此 $a=2$且$n$是素数。

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