Хотя, конечно, автору - большой респект, это - типичная олимпиадная задача, ибо решение найти трудно, но само оно - короткое (в моём случае можно было бы закончить первой формулой с двумя суммами а потом сказать, что мы раскрываем скобки по многомерному биному Ньютона[...]
По индукции достаточно обычного бинома. Построили множества на предыдущем шаге и размножаем их
раз, каждый раз циклически сдвигая по модулю. И оно там выходит как-то само собой.
Даже бином не нужен. Можно представить себе, что на каждом размноженном участке полином определен при тех же аргументах, что и на первом участке и имеет точно такое же старшее слагаемое (но свои младшие члены, на которые уже не обращаем внимания, т.к. разбиение порождающего участка дает одинаковые суммы
для всех полиномов меньшей степени). Вклад старших слагаемых одинаков и равен сумме по всему порождающему участку (из-за цикличности отнесения к группам).
Кстати, коэффициенты многочлена вовсе не обязаны быть целыми для справедливости утверждения.
Не только коэффициенты не обязаны. Вместо чисел (аргументов)
можно взять
сумм, получаемых из произвольной таблицы
на
(из каждого столбца берется по 1 числу)