以文本方式查看主题

-  数学奥林匹克报  (http://mathoe.com/index.asp)
--  数论  (http://mathoe.com/list.asp?boardid=90)
----  2007年女子数学奥林匹克数论题  (http://mathoe.com/dispbbs.asp?boardid=90&id=11094)

--  作者:yunxiu
--  发布时间:2007-8-21 18:59:00

--  2007年女子数学奥林匹克数论题

问题1:一个正整数m被称为好数,如果存在一个正整数n,使得m=n/φ(n),其中φ(n)表示n的所有正整数因子的个数(包括1n)。证明:1217都是好数,但是18不是好数。

 

不难发现φ(n)其实是积性函数,n/φ(n)也是“积性函数”。积性函数f是指定义在正整数上的函数,并且对于任意(a,b)=1,f(ab)=f(a)f(b)。


此主题相关图片如下:
按此在新窗口浏览图片

[此贴子已经被作者于2007-12-3 20:34:46编辑过]


--  作者:yunxiu
--  发布时间:2007-8-21 19:20:00

--  

证明:①先构造证明1、2、...、17是好数:2/φ(2)=1;8/φ(8)=2;9/φ(9)=3;对于大于3的奇素数p,8p/φ(8p)=p;36/φ(36)=4;72/φ(72)=6;80/φ(80)=8;108/φ(108)=9;180/φ(180)=10;240/φ(240)=12;252/φ(252)=14;360/φ(360)=15;128/φ(128)=16。

②如果存在正整数n,使得18=n/φ(n),则n是18的倍数,如果n不是27的倍数,则由于9/φ(9)=3,而其它的每项的分子都不可能出现3的因子,所以n/φ(n)不可能等于18,矛盾,因此n肯定是27的倍数;如果n是2的倍数,但不是4的倍数,则由于2/φ(2)=1,而其它的每项的分子都不可能出现2的因子,所以n/φ(n)不可能等于18,矛盾,因此n肯定是4的倍数。

对于所有素数p,pa/(a+1)都是关于正整数a递增的。因此对于所有的奇素数p,pa/(a+1)都大于1,如果n是81的倍数,则n/φ(n)≥[4/φ(4)]×[81/φ(81)]>18,所以n仅含有3的3次方的因子,因此在上述n/φ(n)乘积展开式中含有27/φ(27)=27/4这一项,这样n至少应该含有2的3次方的因子,才能保证n/φ(n)是偶数,如果n仅含2的3次方的因子,则8/φ(8)=2,分子2的因子还不够去抵消27/φ(27)分母中的22,所以n肯定是16的倍数。这样n/φ(n)≥[16/φ(16)]×[27/φ(27)]>18。综上所述,18不可能是好数。

[此贴子已经被作者于2007-8-21 23:13:24编辑过]

--  作者:yunxiu
--  发布时间:2007-8-21 20:01:00

--  
“对于所有素数p,pa/(a+1)都是关于正整数a递增的”,可以简单证明如下:[pa+1/(a+2)]/[pa/(a+1)]=p[a+1/a+2]>1。
[此贴子已经被作者于2007-8-21 20:02:36编辑过]

--  作者:姚明
--  发布时间:2008-5-18 14:14:00

--  

--  作者:feizp
--  发布时间:2008-7-16 10:36:00

--  

good