Prime Power Residues and Blocking Sets
Journal de théorie des nombres de Bordeaux, Tome 37 (2025) no. 3, pp. 775-793

Let $q$ be a fixed odd prime. We show that a finite subset $B$ of integers, not containing any perfect $q^{th}$ power, contains a $q^{th}$ power modulo almost every prime if and only if $B$ corresponds to a blocking set (with respect to hyperplanes) in $\mathrm{PG}({\mathbb{F}}_{q}^{k})$. Here, $k$ is the number of distinct prime divisors of $q$-free parts of elements of $B$. As a consequence, the property of a subset $B$ to contain $q^{th}$ power modulo almost every prime $p$ is invariant under geometric $q$-equivalence defined by an element of the projective general linear group $\mathrm{PGL}(\mathbb{F}_{q}^{k})$. Employing this connection between two disparate branches of mathematics, Galois geometry and number theory, we classify, and provide bounds on the sizes of, minimal such sets $B$.

Soit $q$ un nombre premier impair et soit $B$ une partie finie de l’ensemble des entiers qui ne contient aucune puissance $q$-ième parfaite. Nous prouvons que $B$ contient une puissance $q$-ième modulo presque tout nombre premier si et seulement si $B$ correspond à un ensemble bloquant (par rapport aux hyperplans) dans $\mathrm{PG}({\mathbb{F}}_{q}^{k})$. Ici $k$ désigne le nombre de diviseurs premiers des parties $q$-libres des éléments de $B.$ Par conséquent, la propriété de contenir une puissance $q$-ième modulo presque tout nombre premier est invariante sous la $q$-équivalence géométrique définie par un élément du groupe projectif linéaire $\mathrm{PGL}(\mathbb{F}_{q}^{k})$. En utilisant ce lien entre la géométrie de Galois et la théorie des nombres, deux branches différentes des mathématiques, nous classifions les ensembles minimaux vérifiant cette propriété et donnons des majorations de leur taille.

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DOI : 10.5802/jtnb.1342
Classification : 51E21, 05B25, 11A15
Keywords: Power-Residue, Blocking Sets, Local-Global Principle

Bhawesh Mishra 1 ; Paolo Santonastaso 2

1 Department of Mathematical Sciences, 384 Dunn Hall, University of Memphis, Memphis, TN 38107, USA
2 Dipartimento di Matematica e Fisica, Università degli Studi della Campania “Luigi Vanvitelli”, I– 81100 Caserta, Italy
Licence : CC-BY-ND 4.0
Droits d'auteur : Les auteurs conservent leurs droits
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Bhawesh Mishra; Paolo Santonastaso. Prime Power Residues and Blocking Sets. Journal de théorie des nombres de Bordeaux, Tome 37 (2025) no. 3, pp. 775-793. doi: 10.5802/jtnb.1342

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