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Skywalkert的博客

abclzr

这些博文写的不错啊,挺好懂的

数论函数

认识几个函数:

莫比乌斯函数 $ \mu $

\[\mu(n) = \begin{cases} 1 &\text{if } n = 1 \\ (-1)^k &\text{if } n = p_1p_2p_3\cdots p_k (p_1 \cdots p_k为互不相同的质数) \\ 0 &\text{otherwise } \mathrm{i.e.} 当 n 存在平方因子时 \end{cases}\]

$\mu$ 函数也被称作莫比乌斯函数

性质

性质一    $ \mu $ 是一个不完全积性函数, 有:

\[\mu(a) \cdot \mu(b) = \mu(a \cdot b) , 当 a \perp b\]

这里 $ a \perp b $ 表示 $a$ 与 $b$ 互质。

性质二    当 $ n $ 不等于 $ 1 $ 时,$ n $ 所有因子的莫比乌斯函数值的和为 $ 0 $ ,

\[\sum_{d|n} \mu(d) = 0 \ , \ n \not= 1\]

当 $ n = 1 $ 时, 上式等于 $ 0 $ 。

性质三    在无穷极限中, 有:

\[\sum_{i=1}^{\infty} \frac{\mu(i)}{i} = 0\]

欧拉函数 $ \varphi $

\[\varphi(n) = 1 \sim n 中与 n 互质的数的个数\]

通式为:

\[\varphi(n) = n \prod_{i=1}^{k} \left( 1 - \frac{1}{p_i} \right)\]

其中 $ p_1, p_2, \cdots, p_k $ 为 $ n $ 的所有的质因数,且 $ x \not= 0 $。

\[\varphi(1) = 1\]

性质

性质一    $ \varphi $ 是一个不完全积性函数,有:

\[\varphi(a) \cdot \varphi(b) = \varphi(a \cdot b) , 当 a \perp b\]

这里 $ a \perp b $ 表示 $a$ 与 $b$ 互质。

性质二    当 $ n $ 为奇数时, 有:

\[\varphi(2n) = \varphi(n)\]

当 $ n $ 为质数时,有:

\[\varphi(n) = n - 1\]

当 $ n $ 为大于 $ 2 $ 的正整数时, $ \varphi(n) $ 是偶数。

性质三    有如下柿子:

\[\sum_{i=1}^{n} i \left[\gcd(n, i) = 1 \right] = \frac12 \left( n \cdot \varphi(n) + \left[ n = 1 \right] \right)\]

其他数论函数

  1. $ 1(n) = 1 $, 完全积性

  2. $ \mathrm{id}(n) = n $, 完全积性

  3. $ \mathrm{id}^k(n) = n^k $, 完全积性

  4. \(\varepsilon(n) = \begin{cases} 1 &\text{if } n = 1 \\ 0 &\text{otherwise} \end{cases}\), 完全积性

  5. $ \sigma_k(n) = \sum_{d \mid n} d^k $,表示 $ n $ 的约数的 $ k $ 次幂的和。

  6. $ \sigma(n) = \sigma_1(n) = \sum_{d \mid n} d $, 表示 $ n $ 的约数之和。

  7. $ \tau(n) = \sigma_0(n) = \sum_{d \mid n} 1 $, 表示 $ n $ 的约数个数。

狄利克雷卷积

设 $ f(n), g(n) $ 是两个数论函数, 他们的狄利克雷卷积定义为:

\[h(n) = \sum_{d \mid n} f(d) \cdot g(\frac{n}{d})\]

记为 $ f \ast g $。公式也可以这样写:

\[h(n) = \sum_{ab = n} f(a) \cdot g(b)\]

两个数论函数的狄利克雷卷积也是一个数论函数。

性质

  1. 结合律: \(\left( f \ast g \right) \ast h = f \ast \left ( g \ast h \right)\)

  2. 交换律: \(f \ast g = g \ast f\)

未完待续……