p^nにΣがかからないとして、Σを展開すると、
a(n)*(p^n-p)/(p-1)=-p^n
a(n) = -(p-1)*(p^n)/(p^n-p)
=-(p-1)*{ 1/(1-1/Q ) } ( Q = p^(n-1) , Q>=2 )
ここで、 f(Q) = 1/(1-1/Q)について考えると、f' = -1/{ Q²*(1-1/Q)² }
fはQ>1では単調減少する。fの最大はQ=p=n=2のときで、2。最小はlim(Q->∞)のときで1。
よって、 -(p-1) > a(n) ≥ -2*(p-1)
a(n) > -p, p≥2より、 -(p-1) > a(n) > -p ≥ -2*(p-1)
pが整数であることから、この条件を満たす整数a(n)は存在しない。