اگر k+1 بر 3 بخش پذیر نباشد بر حسب زوجیت k و این که در نمایش آن در مبنای 3 عدد 2 ظاهر می شود یا نه و این که عدد k به پیمانه ی 3 همنهشت با چه عددیست، عدد کاتالان به پیمانه ی 3 به دست می آید.(قضیه ی لوکا)
حالا اگه بر 3 بخش پذیر باشد یعنی k=3^bt-1 که در آن b حداقل 1 است و t بر 3 بخش نیست. حالا اثبات می شه اگه در مبنای 3 عدد t دارای 2 باشد آنگاه عدد کاتالان بر 3 بخش پذیر است و اگر نه می توان اثبات کرد که عدد کاتالان بر 3 بخش پذیر نخواهد بود. حال برای آن که بدانیم که آن عدد به پیمانه ی 3 چیست باید توجه داشت که عدد k به صورت : k=(a_{m+b}...a_{b+2}0222...2)_3 خواهد بود و که در آن تعداد 2 ها b تاست. و {a_{i ها یا 0 اند یا 1 هستند.
حالا بدیهیست که باید دید عدد
به پیمانه ی 3 همنهشت با 1 است یا 2. اما این مقدار با
به پیمانه ی 3 همنهشت است. و این طبق قضیه ی لوکا و فرمی که عدد k دارد برابر است
. یعنی همون
.
حالا با توجه به نمایش n در مبنای 3 و توضیحات بالا می تونیم ببینیم کدوم n ها مطلوب هستن.
البته می تونستم کارم رو با قضایای موجود در منبع دوم در
http://en.wikipedia.org/wiki/Lucas'_theorem#cite_note-1 راحت تر کنم که خوب ... گفتیم مقدماتی باشه
.
شرمنده می دونم ' راه حل ' کثیفی بود ...