Я в Ваших рассуждения не вижу, чтобы Вы предполагали что

. По Вашему решению они либо так, либо

- дела это не меняет. Вы не разжевали до конца, но решение от этого неправильным не стало. Я не спец в олимпиадных задачах и теории чисел, но уж такое задание (да еще и с решением) могу понять
