设[latex]\varphi(n)[/latex]是Euler函数,试证:
[latex]\liminf\limits_{n\to+\infty}\frac{\varphi(n)}{n}=0[/latex]
一、Euler函数[latex]\varphi(n)[/latex]的定义: Euler函数[latex]\varphi(n)[/latex]是一个数论函数,它的定义域是正整数集[latex]\mathbb{N^{+}}[/latex],[latex]\varphi(n)[/latex]定义为:在[latex]1,2,\cdots,n[/latex]中与n互素的正整数的个数,记做[latex]\varphi(n)[/latex]。用符号表示为:
[latex]\varphi(n)=\overline{\overline{\{k\in\{1,2,\cdots,n\}|(n,k)=1\}}}[/latex]
[latex]\varphi(1)=1,\varphi(2)=1,\varphi(3)=2,\varphi(4)=2,\varphi(5)=4,\varphi(6)=2,\varphi(7)=6,\varphi(8)=4,\varphi(9)=6,\varphi(10)=4,\cdots[/latex]
[latex]\varphi(p)=p-1,\varphi(p^{\alpha})=p^{\alpha}-p^{\alpha-1}[/latex]
帮顶
没有学过这个
目测利用质数定理可证。基本思路如下: 令 [latex] P_n[/latex] 为前n个质数之积,例如: [latex] P_1=2,P_2=2\times 3=6 .[/latex] 易知 [latex] P_n\geq 2^n[/latex] 同时,根据质数定理,小于 [latex] P_n[/latex] 的质数个数 [latex]\pi(P_n)=\frac{P_n}{\ln(P_n)},n\to \infty[/latex] 故有 [latex]\psi(P_n)=\frac{P_n}{\ln(P_n)}-n\ge \frac{P_n}{\ln(P_n)},n\to \infty .[/latex] 由此可得 [latex]\lim_{P_n\to+\infty}\frac{\psi(P_n)}{P_n}=0 .[/latex] 故 [latex]\liminf_{n\to+\infty}\frac{\psi(n)}{n}=0 .[/latex]
如果楼主采纳我的证明思路,我想借此机会为化变论打个广告。分析数论是一种粗线条的思路,与质数有关的问题的精髓则在于其中的精细结构,这种精细结构往往与特定的化变规则有关。我所知道的大部分世界级数学难题,都可以用化变论重新表述,并且与特定化变的精细结构有关,特别地与某系初始集的稳定性或者泛集的覆盖性有关。 关于质数,用化变论思路可做如下刻画: 令 [latex]\mathbb{N}_{[2}=\mathbb{N}-\{0,1\} ,\\ f:\mathbb{N}_{[2}\to P(\mathbb{N}_{[2}),\\ f(n)={n\times\m|m\in\mathbb{N}_{[2}} .[/latex] 则所有的合数就是[latex]\mathbb{N}_{[2}[/latex]对化变[latex]f^{\cup}[/latex]的一个泛集[latex]f^{\cup}(\mathbb{N}_{[2}).[/latex]这个泛集没有覆盖住其初始集(即大于1的全体自然数),漏网之鱼就是质数。哥德巴赫猜想和考拉兹猜想表明,某些类型的泛集具有覆盖性;四色定理表明,某些类型的初始集具有稳定性;黎曼猜想表明,某些类型的泛集只能覆盖住狭长地带。所有这些性质,都取决于特定化变的特定的精细结构,
一、Euler函数[latex]\varphi(n)[/latex]的定义:
Euler函数[latex]\varphi(n)[/latex]是一个数论函数,它的定义域是正整数集[latex]\mathbb{N^{+}}[/latex],[latex]\varphi(n)[/latex]定义为:在[latex]1,2,\cdots,n[/latex]中与n互素的正整数的个数,记做[latex]\varphi(n)[/latex]。用符号表示为:
[latex]\varphi(n)=\overline{\overline{\{k\in\{1,2,\cdots,n\}|(n,k)=1\}}}[/latex]
根据上述定义立即可以得到:
[latex]\varphi(1)=1,\varphi(2)=1,\varphi(3)=2,\varphi(4)=2,\varphi(5)=4,\varphi(6)=2,\varphi(7)=6,\varphi(8)=4,\varphi(9)=6,\varphi(10)=4,\cdots[/latex]
一般地,由定义立即可以得到,对于任意素数[latex]p\geqslant 2[/latex],有如下的计算公式:
[latex]\varphi(p)=p-1,\varphi(p^{\alpha})=p^{\alpha}-p^{\alpha-1}[/latex]
(下转13楼)
帮顶
没有学过这个
目测利用质数定理可证。基本思路如下:
令
[latex] P_n[/latex]
为前n个质数之积,例如:
[latex] P_1=2,P_2=2\times 3=6 .[/latex]
易知
[latex] P_n\geq 2^n[/latex]
同时,根据质数定理,小于
[latex] P_n[/latex]
的质数个数
[latex]\pi(P_n)=\frac{P_n}{\ln(P_n)},n\to \infty[/latex]
故有
[latex]\psi(P_n)=\frac{P_n}{\ln(P_n)}-n\ge \frac{P_n}{\ln(P_n)},n\to \infty .[/latex]
由此可得
[latex]\lim_{P_n\to+\infty}\frac{\psi(P_n)}{P_n}=0 .[/latex]
故
[latex]\liminf_{n\to+\infty}\frac{\psi(n)}{n}=0 .[/latex]
更正:
[latex]\psi(P_n)=\frac{P_n}{\ln(P_n)}-n<\frac{P_n}{\ln(P_n)},P_n\to+\infty.[/latex]
论坛如果增加发帖及回复前的预览功能会更好一些,有助于减少输入错误。谢谢。
如果楼主采纳我的证明思路,我想借此机会为化变论打个广告。分析数论是一种粗线条的思路,与质数有关的问题的精髓则在于其中的精细结构,这种精细结构往往与特定的化变规则有关。我所知道的大部分世界级数学难题,都可以用化变论重新表述,并且与特定化变的精细结构有关,特别地与某系初始集的稳定性或者泛集的覆盖性有关。
关于质数,用化变论思路可做如下刻画:
令
[latex]\mathbb{N}_{[2}=\mathbb{N}-\{0,1\} ,\\
f:\mathbb{N}_{[2}\to P(\mathbb{N}_{[2}),\\
f(n)={n\times\m|m\in\mathbb{N}_{[2}} .[/latex]
则所有的合数就是[latex]\mathbb{N}_{[2}[/latex]对化变[latex]f^{\cup}[/latex]的一个泛集[latex]f^{\cup}(\mathbb{N}_{[2}).[/latex]这个泛集没有覆盖住其初始集(即大于1的全体自然数),漏网之鱼就是质数。哥德巴赫猜想和考拉兹猜想表明,某些类型的泛集具有覆盖性;四色定理表明,某些类型的初始集具有稳定性;黎曼猜想表明,某些类型的泛集只能覆盖住狭长地带。所有这些性质,都取决于特定化变的特定的精细结构,