欧拉函数

本文详细介绍了欧拉函数的定义、计算方法及其特殊性质。欧拉函数用于计算小于或等于n的正整数中与n互质的数的数量,是数论中的一个重要概念。文章通过具体例子说明了如何利用质因数分解来计算欧拉函数。

对正整数n,欧拉函数是小于或等于n的正整数中与n互质的数的数目(因此φ(1)=1)。此函数以其首名研究者欧拉命名(Euler’s totient function),它又称为Euler’s totient function、φ函数、欧拉商数等。

ϕ(x)=x(1−1p1)⋯(1−1pk) \phi(x) = x (1-\frac{1}{p_1}) \cdots (1-\frac{1}{p_k}) ϕ(x)=x(1p11)(1pk1)

其中 p1,p2,…,pkp_1, p_2,\ldots, p_kp1,p2,,pkxxx 的所有质因数,xxx 是不为0的整数。

  • 定义 φ(1)=1(和1互质的数(小于等于1)就是1本身)。

比如12=2×2×312 = 2\times 2 \times 312=2×2×3那么
ϕ(12)=ϕ(4×3)=φ(22∗31)=(22−21)∗(31−30)=4\phi(12)=\phi(4 \times 3)=φ(2^2*3^1)=(2^2-2^1)*(3^1-3^0)=4ϕ(12)=ϕ(4×3)=φ2231=22213130=4

设n为正整数,以 φ(n)表示不超过n且与n互素的正整数的个数,称为n的欧拉函数值 φ:N→N,n→φ(n)称为欧拉函数。

特殊性质:

  • 欧拉函数是积性函数——若m,n互质,则ϕ(mn)=ϕ(m)ϕ(n)\phi(mn) = \phi(m)\phi(n)ϕ(mn)=ϕ(m)ϕ(n)
  • 当n为奇质数时,则ϕ(2n)=ϕ(n)\phi(2n) = \phi(n)ϕ(2n)=ϕ(n),证明与上述类似。
  • 若n为质数,则ϕ(n)=n−1\phi(n) = n-1ϕ(n)=n1
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