初学积性函数
参考博客:①:http://jcvb.is-programmer.com/posts/41846.html ②:http://zhengyidong.me/2014/11/%E7%A7%AF%E6%80%A7%E5%87%BD%E6%95%B0%E7%B3%BB%E5%88%97%EF%BC%88%E4%B8%80%EF%BC%89%EF%BC%9A%E6%AC%A7%E6%8B%89%E5%87%BD%E6%95%B0/
一、
(一)
首先是积性函数的定义:
定义在正整数集(自变量n ∈ Z*)上的函数 f(n) (称为算术函数),若 gcd(a,b)= 1 (a,b的最大公约数为1,也就是说a,b互为质数)时有(若) f(a)f(b)= f(ab),则(那么)f(x)称为积性函数。
然后有一个显然的性质:(非恒等于零的)(保证这个函数不会恒等于零,那么这个)积性函数 f(n)必然满足 f(1)= 1。
(二)
定义逐点加法(规定,只是一个定义):( f + g ) ( x ) = f ( x ) + g ( x ) , ( f · g ) ( x ) = f ( x ) g ( x ) ;
也就是说另(设)( f + g ) ( x ) = f ( x ) + g ( x ) , ( f · g ) ( x ) = f ( x ) g ( x ) 这么两个式子成立。(不必深究,自己去搜证明)
又一个比较显然的性质(根据逐点加法):若 f ,g( f( x )和 g( x ))均为积性函数,则 f · g ( f( x )· g( x ))也是积性函数。
(三)
有用的:https://wenda.so.com/q/1435082634723576?src=150 https://baike.so.com/doc/6700501-6914434.html
积性函数的求值: n = ∏piai ,则 f(n) = ∏f(piai),所以只要解决 n = pa 时 f(n)的值即可(看两个式子的区别,悟)。
(四)
完全积性函数:
完全积性函数是指所有对于任何a,b都有性质f(ab)=f(a)f(b)的数论函数。
对于整数n的一个数论函数 f(n),若f(1)=1,且当a,b互质时f(ab)=f(a)f(b),在数论上就称它为积性函数。(上边定义)
若对于某积性函数 f(n)(已经是积性函数) ,就算a, b不互质,也有f(ab)=f(a)f(b),则称它为完全积性的。
(五)
进一步理解:
很容易发现一些常见函数 f( n )= 1 ,f( n )= n ,f( n )= n * n 等都是积性函数。
事实上所有的幂函数都是积性函数。
二、
(一)
一些性质:
交换律 f * g = g * f ,
结合律( f * g ) * h = f * ( g * h ) ,
对逐点加法的分配律 f * ( g + h ) = f * g + f * h ;
重要性质①:
若 f,g 均为积性函数,则 f * g也是积性函数。(展开式子即可证明)
n的约数(短除,整除数)个数d(n)可以写成 d( n )= (1 * 1 )( n );约数和σ(n);
可以写成σ (n) = (1 * id) (n) ,
由上面的性质可知(也就是说如果有一个函数f(x),如果f(x)=(a*b)(c*d)……(共有x的所有除数个“()”))
那么这两个函数均是积性函数。
重要性质②:
,即1*μ=e。(可用二项式定理证明);
重要性质③:
,即1*φ=id。(n是质数时显然成立,再由积性得证);
感性理解。