用最大公因数判断互质
视频在 1 到 6 的例子中说明:若一个整数与 6 的最大公因数为 1,则它与 6 互质。一般写作 时,a 与 n 互质。这是理解欧拉函数计数条件的基础。
封无义 · 哔哩哔哩 · 3:07
本片段以“1 到 6 中与 6 互质的数有哪些”引入互质和最大公因数判定,枚举得到 1、5 共 2 个。随后把问题扩大到 ,指出逐个枚举成本高,并给出欧拉算法 。视频正式定义欧拉函数 为 1 到 n 中与 n 互质的整数个数,先从质数 p 推出 ,再由排除 p 的倍数得到质数幂公式 。结尾引入唯一分解定理,为一般整数情形做准备。 本片段用黑底白字的板书式推导,先声明欧拉函数 φ 在互质条件下具有积性,再把任意正整数 n 写成不同质数幂的乘积。随后利用积性将 拆成各质数幂处函数值的乘积,代入先前得到的质数幂公式 ,再通过提取每个因子中的 ,把剩余的质数幂乘积识别回 n,最终得到欧拉函数的一般公式 。片段末尾以黄框强调结论,并进入致谢收尾。
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依据视频画面与讲解整理,并非逐字语音转写。
片段先提出一个具体计数问题:在 1 到 6 中,有哪些整数与 6 互质。这里的“互质”不是孤立术语,后面会立即用最大公因数来判定。
视频采用枚举法,把候选集合写成 1,2,3,4,5,6。对每个整数 a,判断标准是 ;若成立,则 a 与 6 互质。
枚举结果是只有 1 和 5 与 6 互质,因此符合条件的整数个数为 2。这个数量正是后面欧拉函数定义在 时的具体体现。
问题随即扩大到 1 到 100 中与 100 互质的整数个数。画面铺满 1 到 100 的数字阵列,用来说明继续逐个枚举行事成本很高。
视频引入莱昂哈德·欧拉给出的算法,并直接写出 。本片段只展示该乘法结果,未解释两个分数因子的来源。
由此进入正式定义:欧拉函数 表示 1 到 n 中与 n 互质的整数个数。也就是说,前面的 1 到 6 例子是在计算 ,1 到 100 例子是在计算 。
接下来从最简单的质数情形开始。设 p 为质数,1 到 p 中除 p 本身以外的整数都不含因子 p,因此都与 p 互质。共有 p-1 个这样的整数,所以 。
再把质数 p 推广到质数幂 。在 1 到 中,一个数与 不互质当且仅当它能被 p 整除;这些 p 的倍数共有 个。
因此用总数 减去不互质的 个,得到互质数个数 ,即 。这一步把质数情形的计数思想扩展到了质数幂。
最后,视频说明一般整数 n 的情形更复杂,需要先引入重要性质。第一个工具是唯一分解定理:若 n 为大于 1 的正整数,则 n 可写成 的质数幂乘积形式。
本片段在此结束于唯一分解定理的陈述,尚未继续展示如何用它推导一般 的完整公式。
片段开头先给出一个关键性质:欧拉函数 是积性函数。画面同时写出条件 与结论 ,说明只有在两个正整数互质时,才能把乘积处的函数值拆成函数值的乘积。
接着把研究对象推广到任意正整数 。视频写出 ,也就是将 分解成不同质数的幂。这个分解式是后续所有变形的起点。
然后把分解式代入 ,得到 。由于不同的 来自不同质数,它们两两互质,所以可以反复使用前面的积性,把一个大括号里的函数值拆成 。
接下来视频引用先前已经得到的质数幂公式:对质数 和正整数 ,有 。于是每个因子都被替换,式子变成 。
随后做代数整理。每个差式都可以提出对应的最高次幂:。把所有 提到前面后,剩下的就是各个 的乘积。画面此时用红色标出 ,提醒观众这部分正好等于原来的 。
把红色部分代回 ,就得到 。这一步的意义是把分散在各质因数上的修正因子统一挂到 上。
最后,视频用连乘符号压缩写法,得到一般公式 。其中 是 的全部不同质因数。画面用黄框强调这一结论,表示这就是本段推导的目标。
之后进入结尾,屏幕显示“谢谢观看!”,旁白说明本期结束、下期再见。此处不再引入新的数学内容。
视频在 1 到 6 的例子中说明:若一个整数与 6 的最大公因数为 1,则它与 6 互质。一般写作 时,a 与 n 互质。这是理解欧拉函数计数条件的基础。
欧拉函数 定义为 1 到 n 中与 n 互质的整数个数。视频先用 的枚举例子建立直觉,再用 引出正式定义。
若 p 为质数,则 1 到 p 中除 p 本身外的所有整数都与 p 互质,因此共有 p-1 个。由欧拉函数定义得到 。
若 p 为质数,1 到 中与 不互质的数正是 p 的倍数,视频给出其个数为 。用总数 减去不互质数个数,得到 。
视频问 1 到 100 中有多少个数与 100 互质,并给出欧拉算法 。本片段没有解释 与 的来源,只把它作为引出欧拉函数的动机例子。
为处理一般整数 n,视频引入唯一分解定理:若 n 为大于 1 的正整数,则 n 可唯一写成质数幂乘积 。本片段只陈述该定理,未继续推导一般欧拉函数公式。
若两个正整数 与 互质,即 ,则欧拉函数满足 。本片段正是依靠这一性质,把 按质因数分解拆开。
任意正整数 可写成不同质数幂的乘积 。这里 是互不相同的质数, 是对应指数。该形式为后续代入 提供基础。
因为不同质数的幂 与 在 时互质,所以可以反复使用积性,把 写成 。
视频引用先前结论:若 为质数、 为正整数,则 。本段把这个公式逐一代入每个质因数幂。
对每个质因数幂,有 。把所有 提出来后,前面的乘积正好恢复成 ,剩下的就是各质因数对应的修正因子。
若 是 的全部不同质因数,则 。这是本片段最终推出的标准闭式表达。
按知识点查看条件、步骤和证据。补充解释与视频直接内容分别标明。
旁白说“那就要说到我们的欧拉函数 了”。
画面显示“欧拉函数 ”以及“: 1-n中与n互质的数的个数”。
欧拉函数,表示从 1 到 n 中与 n 互质的整数个数。
n 为正整数;视频后续讨论 的唯一分解情形。
旁白说“设 p 是质数”。
画面显示“设 P 为质数”“∴ 1到P中与P互质的数有 P-1 个”“∴ ”。
画面中大写 P 与音频中小写 p 的大小写不一致,但数学含义均为质数。
p
质数,用于研究欧拉函数在质数和质数幂处的取值。
p 为质数。
旁白说“1 到 p 的 k 次方的数中除 p 的倍数外都与 p 的 k 次方互质”。
画面显示“1到中与不互质的数有 个”和“∴ ”。
视频未明确说明 k 的取值范围;按质数幂语境通常理解为正整数。
k
质数 p 的幂指数,出现在 与 中。
视频未说明;按上下文应为正整数。
旁白说“若 n 为大于 1 的正整数,那么 n 一定能唯一分解成多个质数之积的形式”。
画面显示“唯一分解定理:若 n 为大于1的正整数,”。
n
唯一分解定理中的大于 1 的正整数。
且 n 为整数。
画面显示分解式中的因子 ,,,。
旁白说“即 的 k1 次方乘 p2 的 k2 次方乘 p3 的 k3 次方一直乘到 pm 的 km 次方”。
唯一分解定理中 n 的质因数,,2,,m。
为质数。
画面显示指数 ,,,。
旁白逐项读出“k1 次方、k2 次方、k3 次方……km 次方”。
视频未明确说明 是否为正整数;唯一分解定理语境下通常为正整数。
质因数 在 n 的唯一分解中的指数。
视频未说明;按上下文应为正整数。
画面显示分解式末尾为 。
旁白说“一直乘到 pm 的 km 次方”。
视频未明确说明 m 的范围;按上下文应为不同质因数的个数。
m
n 的不同质因数个数。
视频未说明;按上下文应为正整数。
画面中多次出现 、φ(nm)、 等表达式。
欧拉函数,表示小于等于给定正整数且与该数互质的正整数个数。
正整数
画面显示 gcd(n,m)=1 与 φ(nm)=。
n, m
两个正整数,在积性性质讨论中要求互质。
正整数
画面显示 gcd(n,m)=1。
gcd
最大公约数;gcd(n,m)=1 表示 n 与 m 互质。
整数对
最终公式使用 。
连乘符号,表示从 到 m 的因子相乘。
有限乘积
画面显示 。
,
为第 i 个不同质因数, 为其在 n 的质因数分解中的指数。
为质数, 为正整数
旁白说“如果这个数与 6 的最大公因数为 1,那么它就和 6 互质”。
画面列出 1 到 6,并用高亮方式逐个检查这些整数。
视频用具体对象“这个数与 6”说明:若一个整数与 6 的最大公因数为 1,则它与 6 互质。该判断方法适用于枚举 1 到 n 中与给定整数 n 互质的数。
a 与 n 为整数
视频示例中
旁白说“我们定义 为 1-n 中与 n 互质的数的个数”。
画面显示“欧拉函数 ”和“: 1-n中与n互质的数的个数”。
欧拉函数 被定义为从 1 到 n 的整数中,与 n 互质的整数个数。前面的 1 到 6 例子正是该定义的具体化:统计 1 到 6 中与 6 互质的数。
n 为正整数
计数范围为 1 到 n
旁白说“所以 ”。
画面显示“∴ ”。
视频未明确说明 k 的取值范围;按质数幂语境通常理解为正整数。
当 p 为质数时,1 到 中与 不互质的数恰为 p 的倍数,共有 个;因此互质数个数等于总数 减去不互质数个数 。
p 为质数
k 按上下文为正整数
旁白说明“其次欧拉函数是积性函数,即对于互质两个 n m 而言 φ(nm)=”。
画面写出 是积性函数、gcd(n,m)=1、φ(nm)=。
视频把欧拉函数 φ 的性质表述为积性:当两个正整数 n 与 m 互质时,φ(nm) 等于 与 的乘积。该性质是本片段后续把 按质因数分解拆开的关键依据。
n 与 m 为正整数
gcd(n,m)=1,即 n 与 m 互质
旁白说“因为 的 k1 次方乘 p2 的 k2 次方乘 p3 的 k3 次方一直乘到 pm 的 km 次方”。
画面写出 。
视频将一般正整数 n 写成若干不同质数的幂的乘积。这里的 表示互不相同的质因数, 表示对应质因数的指数。
为质数
不同 两两不同
为正整数
旁白说“套入我们第二种质数的情况”。
画面将 替换为 。
视频未在本片段内重新证明质数幂公式,只引用前面内容。
视频引用先前得到的质数幂情形:对质数 p 和正整数 k,。本片段把它代入每个质因数幂,以得到一般公式。
p 为质数
k 为正整数
旁白说“最终使用连乘符号进行简化”“最终我们就推出了欧拉函数的一般形式了”。
画面最终写出 ,并用黄色框强调。
由质因数分解和积性推出:若 n 的不同质因数为 ,...,,则 等于 n 乘以每个质因数对应因子 () 的连乘积。
n 为正整数
,..., 是 n 的全部不同质因数
旁白说“因为 1 到 p 中除 p 之外的数都与 p 互质,所以 1 到 p 中与 p 互质的数有 p-1 个,所以 ”。
画面显示“设 P 为质数”“∴ 1到P中与P互质的数有 P-1 个”“∴ ”。
若 p 为质数,则 。
p 为质数
按 1 到 p 中与 p 互质的整数个数定义
对所有质数 p 成立。
旁白说“首先是唯一分解定理。若 n 为大于 1 的正整数,那么 n 一定能唯一分解成多个质数之积的形式”。
画面显示“唯一分解定理:若 n 为大于1的正整数,”。
视频未展开证明唯一分解定理,也未明确说明 互不相同、 为正整数的完整表述。
若 n 为大于 1 的正整数,则 n 可以唯一分解为质数幂的乘积 。
n 为大于 1 的正整数
对所有满足 的正整数 n 成立。
旁白说“又因为 p 两两互质”。
上下文中的 来自不同质数的幂。
若 与 是不同的质数,则 与 互质,因此可对它们使用欧拉函数的积性。
与 为不同质数
, 为正整数
对所有不同的质因数指标 成立。
旁白说“显然我们可以枚举 1 到 6 中每一个整数”,随后说“通过枚举我们可以很容易地得到只有 1、5 和 6 互质”。
画面先显示“1 到 6 中与 6 互质的数有哪些?”,再列出“1 2 3 4 5 6”,最后显示大号数字“2”。
提出计数问题:在 1 到 6 中找出与 6 互质的整数。
视频开头直接给出问题“1 到 6 中与 6 互质的数有哪些”。
对每个候选整数 a,用最大公因数判断它是否与 6 互质。
旁白说明“如果这个数与 6 的最大公因数为 1,那么它就和 6 互质”。
枚举范围为 1 到 6 的全部整数。
画面列出“1 2 3 4 5 6”,旁白说可以枚举每一个整数。
得到与 6 互质的数是 1 和 5。
旁白明确说“只有 1、5 和 6 互质”。
与 6 互质的数共有 2 个。
旁白说“与 6 互质的数有两个”,画面最后显示大号数字“2”。
1 到 6 中与 6 互质的整数为 1 和 5,因此该范围内互质数的个数是 2。
旁白说“因为 1 到 p 中除 p 之外的数都与 p 互质,所以 1 到 p 中与 p 互质的数有 p-1 个”。
画面逐行写出“设 P 为质数”“∴ 1到P中与P互质的数有 P-1 个”“∴ ”。
设定研究对象 p 是质数。
画面和旁白均以“设 p 是质数”开始。
1 到 p 中除 p 以外的整数都与 p 互质。
旁白说“因为 1 到 p 中除 p 之外的数都与 p 互质”。
满足 且 gcd(a,p)=1 的整数个数为 p-1。
从 1 到 p 共 p 个数,排除 p 本身后剩 p-1 个。
由欧拉函数定义得到质数处的取值。
定义为 1 到 p 中与 p 互质的数的个数。
若 p 为质数,则 。
旁白说“同时因为 p 是质数,所以 1 到 p 的 k 次方的数中除 p 的倍数外都与 p 的 k 次方互质”,接着说“不互质的数有 p 的 k-1 次方个”,最后说“用总数量减去不互质的个数就是互质的个数”。
画面显示“1到中除P的倍数之外的数都与互质”“1到中与不互质的数有 个”“∴ ”。
视频未明确说明 k 的取值范围;按质数幂语境通常理解为正整数。
视频未展开证明“1 到 中 p 的倍数恰有 个”。
沿用上一段对质数 p 的设定。
画面仍保留“设 P 为质数”。
在 1 到 中,除 p 的倍数外,其余数都与 互质。
旁白说“1 到 p 的 k 次方的数中除 p 的倍数外都与 p 的 k 次方互质”。
1 到 中与 不互质的数有 个。
画面写出“1到中与不互质的数有 个”,旁白同步说明。
互质数个数等于总数 减去不互质数个数 。
旁白说“用总数量减去不互质的个数就是互质的个数”。
得到质数幂处欧拉函数公式。
由 的定义和上一步计数得出。
若 p 为质数且 k 按上下文为正整数,则 。
画面依次写出 n 的质因数分解、、拆成乘积、代入质数幂公式、提出 n、写成连乘。
旁白逐步说明“由于欧拉函数是积性函数”“所以能拆成这么一大堆”“整理提出一下”“最终使用连乘符号进行简化”。
先把正整数 n 写成不同质数幂的乘积。
视频直接给出的质因数分解形式。
将 n 的分解式代入 。
等量代换。
把 φ 作用在乘积上的形式拆成各个质数幂处函数值的乘积。
使用欧拉函数的积性;不同质数幂两两互质。
对每个质数幂使用先前公式 。
视频引用“第二种质数的情况”。
从每个因子 中提出 ,剩余部分化为 。
代数因式分解:。
把提出的质数幂乘积识别回 n。
由第一步 。
用连乘符号压缩所有质因数对应的因子。
连乘记号定义。
得到欧拉函数关于任意正整数 n 的一般公式 。
旁白问“那么 1 到 100 中有多少个数与 100 互质呢?”,随后说“莱昂哈德·欧拉曾经提出这样一个算法,用 100 乘 乘 得 40”。
画面显示“那 1 到 100 有几个与 100 互质的数?”以及“”。
画面铺满 1 到 100 的数字阵列,并出现莱昂哈德·欧拉肖像。
视频没有在本片段内解释 与 分别来自 100 的哪些质因数,也没有给出枚举验证过程。
求 1 到 100 中有多少个整数与 100 互质。
范围是 1 到 100
目标对象是 100
视频给出欧拉的算法
计算与 100 互质的整数个数。
把问题转化为求欧拉函数 。
旁白定义 为 1 到 n 中与 n 互质的数的个数。
使用视频给出的欧拉算法进行乘法计算。
画面直接显示该公式,旁白同步读出“用 100 乘 乘 ”。
算出结果为 40。
画面显示等式末端为 40,旁白说“得 40”。
40
视频称“当你枚举后惊奇地发现这竟然是正确的”,但本片段没有展示实际枚举验证。
画面先显示问题“1 到 6 中与 6 互质的数有哪些?”,随后列出“1 2 3 4 5 6”。
数字逐个被高亮或变色,最后画面切到大号数字“2”。
个别高亮数字的颜色在不同帧中不易稳定辨认,但视觉功能是标记枚举与筛选过程。
问题文字“1 到 6 中与 6 互质的数有哪些?”
数字序列 1,2,3,4,5,6
结果数字 2
数字序列逐个出现并被高亮,表示对 1 到 6 中每个整数进行检查。
画面最后用大号数字 2 表示符合条件的整数个数。
枚举范围始终是 1 到 6。
判断标准由旁白给出:与 6 的最大公因数为 1。
该动画把抽象的 计数过程具体化为逐个检查 1 到 6 的整数,并把结果数量突出显示为 2。
画面显示“那 1 到 100 有几个与 100 互质的数?”,随后铺满 1 到 100 的数字阵列。
欧拉肖像出现并移到左上角,随后显示公式 。
1 到 100 的数字阵列
莱昂哈德·欧拉肖像
公式
数字阵列从局部扩展到完整 1 到 100,强调逐个枚举行不通。
欧拉肖像出现后,画面转向乘法公式,给出结果 40。
问题对象始终是 100。
计数范围始终是 1 到 100。
视觉上用密集数字阵列表现枚举成本,再用欧拉肖像和乘法公式引出更高效计算 的方法。
画面逐行写出“设 P 为质数”“∴ ”“1到中除P的倍数之外的数都与互质”“∴ ”。
文字按推导顺序逐行出现,欧拉肖像保持在左上角。
欧拉肖像
质数假设文字
P 的欧拉函数值等于 P 减去 1
相关文字
P 的 k 次方的欧拉函数值等于 P 的 k 次方减去 P 的 k 减 1 次方
画面从质数情形推进到质数幂情形。
每一行结论在前一行基础上逐层增加。
讨论对象始终是质数 p 及其幂 。
欧拉函数定义保持不变。
该视觉过程把证明组织成逐行板书:先得到质数处公式,再通过排除 p 的倍数得到质数幂处公式。
画面显示“唯一分解定理:若 n 为大于1的正整数,”。
公式逐字符出现,欧拉肖像仍在左上角。
标题“唯一分解定理”
条件文字“若 n 为大于1的正整数”
分解式
公式从标题和条件逐步展开到完整乘积形式。
n 的范围条件保持为大于 1 的正整数。
表达形式为质数幂乘积。
画面为后续一般整数情形准备工具:先把任意 分解为质数幂乘积。
公式逐行出现并向下扩展,最后旧行淡出,只保留最终公式。
在约 39 秒后, 部分以红色标出,提示其等于 n。
质因数分解式
φ 的乘积展开式
质数幂代入式
提出 n 后的表达式
最终连乘公式
公式从 n 的分解开始逐行增加。
红色高亮标出 。
最终公式被黄色框强调。
中间步骤随后淡出,仅保留结论。
左上角人物画像始终存在。
推导主线始终是同一个 表达式的等价变形。
视觉编排强调每一步都是对 的等价改写,并把“红色部分就是 n”作为从展开式回到 的关键观察。
旁白说“我猜弹幕里有人会说那还不简单,一个一个枚举不就行了,但那还是太吃操作了”。
画面铺满 1 到 100 的数字阵列。
面对 1 到 100 中与 100 互质的数有多少个,认为可以像 1 到 6 那样一个一个枚举。
视频用密集的 1 到 100 数字阵列说明逐个枚举“太吃操作”,并转而引入欧拉函数和乘法算法。
画面在给出 φ(nm)= 前先写明 gcd(n,m)=1。
可能误以为对任意 n,m 都有 φ(nm)=。
视频明确把条件写成 gcd(n,m)=1,说明该乘法拆分只在互质情形下使用。
先用“最大公因数为 1”解释与 6 互质,随后定义 为 1 到 n 中与 n 互质的数的个数。
画面从枚举 1 到 6 转到“: 1-n中与n互质的数的个数”。
欧拉函数的计数对象由“互质”决定,而视频用最大公因数为 1 来界定互质,因此该判定方法是理解 的先修概念。
画面先给出 定义,再在质数假设下写出 。
旁白先定义 ,随后说“从简单的质数开始研究欧拉函数的性质”。
的结论依赖 的计数定义:先确定 1 到 p 中哪些数与 p 互质,再数其个数。
画面在已有“设 P 为质数”和“”的基础上继续写出 相关行。
旁白说“同时因为 p 是质数,所以 1 到 p 的 k 次方……”。
质数幂公式把质数情形从 p 推广到 ,仍围绕质数 p 的倍数来排除不互质数。
画面先显示 ,随后显示“欧拉函数 ”和定义。
旁白先问 1 到 100 中有多少个数与 100 互质,再定义 。
的例子是欧拉函数定义的具体应用:求 1 到 100 中与 100 互质的整数个数。
旁白说“对于一般的情况就有点复杂了,我会先说明两个比较重要的性质来讲解。首先是唯一分解定理”。
画面随后给出 。
本片段只引入唯一分解定理,未展示它如何进一步用于一般 公式。
视频把唯一分解定理作为处理一般整数 n 的欧拉函数问题的前置工具,虽然本片段尚未完成后续推导。
旁白说“由于欧拉函数是积性函数……所以能拆成这么一大堆”。
画面从 变为各 的乘积。
积性是把 按质因数分解拆成多个质数幂因子的依据。
旁白说“套入我们第二种质数的情况”。
画面把每个 替换为 。
一般公式的推出依赖质数幂情形的公式作为代入模块。
画面先给出 n 的质因数分解,后面又把 高亮为 n。
质因数分解提供了公式中 n 和所有 的来源。
画面显示“: 1-n中与n互质的数的个数”。
旁白说“我们定义 为 1-n 中与 n 互质的数的个数”。
旁白说“如果这个数与 6 的最大公因数为 1,那么它就和 6 互质”。
画面显示“∴ ”。
旁白解释 1 到 p 中除 p 之外的数都与 p 互质。
画面显示“∴ ”。
旁白说用总数量减去不互质的个数就是互质的个数。
画面显示“”。
旁白问 1 到 100 中有多少个数与 100 互质,并给出结果 40。
本片段未解释 和 的来源。
画面显示“唯一分解定理:若 n 为大于1的正整数,”。
旁白解释“由于欧拉函数是积性函数,又因为 p 两两互质,所以能拆成这么一大堆”。
最终公式被黄框强调。
旁白说“注意到红色的部分就是我们的 n”。
被红色标出。
已覆盖 · 开场提出问题“1 到 6 中与 6 互质的数有哪些”,为后续互质与欧拉函数定义设置对象。
已覆盖 · 通过枚举 1 到 6 并用最大公因数为 1 判断互质,得到 1 和 5,共 2 个。
已覆盖 · 把问题扩大到 1 到 100,指出逐个枚举成本高,并给出欧拉算法 。
已覆盖 · 正式定义欧拉函数 为 1 到 n 中与 n 互质的数的个数。
已覆盖 · 设 p 为质数,说明 1 到 p 中除 p 外都与 p 互质,得到 。
已覆盖 · 推广到 ,排除 p 的倍数,得到 。
已覆盖 · 过渡说明一般情况更复杂,将先讲两个重要性质;本段为引入唯一分解定理的口播铺垫。
已覆盖 · 给出唯一分解定理:若 n 为大于 1 的正整数,则 。
已覆盖 · 给出欧拉函数积性及互质条件。
已覆盖 · 写出 n 的质因数分解。
已覆盖 · 利用积性把 拆成质数幂处的乘积。
已覆盖 · 代入质数幂公式。
已覆盖 · 提出公因子并把质数幂乘积识别为 n。
已覆盖 · 用连乘符号写出最终一般公式并强调结论。
已覆盖 · 结尾致谢与下期再见,无数学新内容。
已审核的主题路径
欧拉函数的一般公式是 ,其中 是 的不同质因数。该公式是通过结合 的积性、质数幂公式 以及算术基本定理推导出来的。
适用条件: 是大于 1 的正整数。; 是 的所有不同质因数。
对于质数 ,其正因数只有 1 和 本身。在从 1 到 的范围内,任何不等于 的整数 都不会包含因数 。
适用条件: 是质数。; 定义为从 1 到 中与 互质的整数个数。
欧拉函数 定义为从 1 到 中与 互质的整数的个数。如果两个整数的最大公约数为 1,则它们互质。
适用条件: 是正整数。;计数范围是从 1 到 (包含两端)。;互质性由最大公约数为 1 来决定。
为了推导 ,我们需要计算从 1 到 中与 互质的整数个数。一个整数与 不互质,当且仅当它与 有共同的质因数。
适用条件: 是质数。; 是正整数(由上下文暗示)。;计数范围是从 1 到 (包含两端)。