A = (5 +5^2+5^3) +(5^4+5^5+5^6)+...+(5^97+5^98+5^99)
= 5(1+5+5^2)+5^4(1+5+5^2)+...+5^97(1+5+5^2)
= 5.31+5^4.31+...+5^97.31
= 31(5+5^4+...+5^97) chia hết cho 31
Ta có công thức tổng của dãy số hình thành bởi lũy thừa của một số là:
S = a(1 - r^n)/(1 - r),
trong đó a là số hạng đầu tiên, r là công bội và n là số lượng số hạng.
Áp dụng công thức trên vào bài toán của chúng ta, ta có:
a = 5, r = 5 và n = 99.
Thay các giá trị vào, ta có:
S = 5(1 - 5^99)/(1 - 5).
Tuy nhiên, để xác định xem S có chia hết cho 31 hay không, ta cần tính S modulo 31.
Ta biết rằng nếu a ≡ b (mod m) và c ≡ d (mod m), thì a + c ≡ b + d (mod m) và a * c ≡ b * d (mod m).
Áp dụng tính chất này vào công thức trên, ta có:
S ≡ 5(1 - 5^99)/(1 - 5) ≡ 5(1 - 5^99)/(-4) ≡ -5(1 - 5^99)/4 (mod 31).
Tiếp theo, ta cần xác định giá trị của 5^99 modulo 31.
Ta biết rằng nếu a ≡ b (mod m), thì a^n ≡ b^n (mod m).
Áp dụng tính chất này vào bài toán của chúng ta, ta có:
5^99 ≡ (5^3)^33 ≡ 125^33 ≡ 4^33 (mod 31).
Tiếp tục, ta có thể tính giá trị của 4^33 modulo 31 bằng cách sử dụng phép lũy thừa modulo:
4^1 ≡ 4 (mod 31), 4^2 ≡ 16 (mod 31), 4^3 ≡ 2 (mod 31), 4^4 ≡ 8 (mod 31), 4^5 ≡ 1 (mod 31).
Do đó, ta có:
4^33 ≡ 4^5 * 4^4 * 4^4 * 4^4 * 4^4 * 4^4 * 4 ≡ 1 * 8 * 8 * 8 * 8 * 8 * 4 ≡ 4096 ≡ 1 (mod 31).
Vậy, chúng ta có:
S ≡ -5(1 - 5^99)/4 ≡ -5(1 - 1)/4 ≡ 0 (mod 31).
Kết quả là tổng A chia hết cho 31.
