数论:欧拉函数的计算与性质(Mathematica)
使用Mathematica计算欧拉函数,验证有关性质,包括素数的欧拉函数值,欧拉函数的积性性质,欧拉函数的一般计算方法。
操作方法
(01)性质1:当p为素数时,p^n的欧拉函数值,等于(p-1)p^(n-1)。下面,我们举例验证。首先使用Prime函数产生10个素数,依次令n等于2,3,4,5,10计算欧拉函数。
(02)产生的10个素数为第一行所示。下边是对公式的验证,可见数值都是一致的。
(03)下边我们举例简要说明原因。p^n的质因子只有p。故与p^n不互素的只有p的倍数,即0,p,2p,3p...p^n-p。
(04)这些不互素的一共有p^n/p个。用完系中所有元素减去不互素的元素,剩下的元素就是缩系的元素。元素个数为p^n-p^n/p=(p-1)p^(n-1)
(05)性质2:欧拉函数的极性。如图,计算m*n的欧拉函数值,其中m和n互素。则EulerPhi[m*n]=EulerPhi[m]*EulerPhi[n]。如果m和n不互素则不成立。
(06)然后是一般情况下,欧拉函数的计算流程。其中用到了前两个性质。把n质因数分解,然后把各个质因子带入最终公式,计算欧拉函数值。证明过程如图。
(07)如图举了一个实际的例子,计算EulerPhi[738]。把这个数质因子分解,质因子有2,3,41。把这三个数带入最终公式,算得240。
特别提示
关于欧拉函数的含义以及完系和缩系的定义,请查阅引用。
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