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无忧伴侣


将“无忧伴侣”定义为一对正整数 (a,b),使得 ab互质的(即 GCD(a,b)=1),并且 a无平方数的。类似地,将“强无忧伴侣”定义为一对 (a,b),使得 GCD(a,b)=1ab 均为无平方数;而“弱无忧伴侣”则定义为一对 (a,b),使得 GCD(a,b)=1ab 中至少一个为无平方数。

CarefreeCouples

C_0(x)C_1(x)C_2(x)C_3(x) 分别为无平方数对、无忧伴侣、强无忧伴侣和弱无平方数伴侣的数量,其中 a,b<=x,如上所示。

无平方数对 C_0(n) 对于 n=1, 2, ... 的数量为 1, 3, 7, 11, 19, 23, 35, 43, 55, ... (OEIS A018805),其具有闭合形式

C_0(x)=2Phi(n)-1
(1)
=sum_(k=1)^(n)|_n/k_|^2mu(k)
(2)

其中 Phi(n)欧拉函数求和函数|_x_|向下取整函数,并且 mu(n)莫比乌斯函数

无忧伴侣 C_1(n) 对于 n=1, 2, ... 的数量为 1, 3, 7, 9, 16, 20, 31, 35, 39, ... (OEIS A118258);强无忧伴侣 C_2(n) 的数量为 1, 3, 7, 7, 13, 17, 27, 27, ... (OEIS A118259);以及弱无忧伴侣 C_3(n) 的数量为 1, 3, 7, 11, 19, 23, 35, 43, 51, ... (OEIS A118260)。

那么

C_1(x)=K_1x^2+O(xlnx)
(3)
C_2(x)=K_2x^2+O(xln^3x)
(4)
C_3(x)=2C_1(x)-C_2(x)
(5)
=K_3x^2+...,
(6)

其中,无忧常数和强无忧常数由下式给出

K_1=1/([zeta(2)]^2)[1+1/((p+1)(p^2-1))]
(7)
=1/(zeta(2))product_(p)[1-1/(p(p+1))]
(8)
=product_(p)(1-(2p-1)/(p^3))
(9)
=0.4282495056770944...
(10)
K_2=1/([zeta(2)]^3)product_(p)[1+(2p+1)/((p+1)^2(p^2-1))]
(11)
=1/([zeta(2)]^2)product_(p)[1-1/((p+1)^2)]
(12)
=1/(zeta(2))product_(p)[1-2/(p(p+1))]
(13)
=product_(p)(1-1/p)^2(1+2/p)
(14)
=product_(p)(1-(3p-2)/(p^3))
(15)
=0.2867474284344787...
(16)
K_3=2K_1-K_2
(17)
=0.5697515...
(18)

(OEIS A065464, A065473, 和 A118261; Moree 2005),其中 zeta(2)=pi^2/6黎曼zeta函数


另请参阅

素数乘积, 无平方数

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参考文献

Finch, S. R. "Carefree Couples." 第 2.5.1 节,出自 数学常数。英国剑桥:剑桥大学出版社,第 110-112 页,2003 年。Moree, P. "计数无忧伴侣。" 2005 年 9 月 30 日。 http://arxiv.org/abs/math.NT/0510003Niklasch, G. "一些数论常数。" http://www.gn-50uma.de/alula/essays/Moree/Moree.en.shtmlSchroeder, M. R. 科学与通信中的数论:在密码学、物理学、数字信息、计算和自相似性中的应用,第 3 版。纽约:施普林格出版社,第 54 页,1997 年。Sloane, N. J. A. 序列 A015614, A018805, A065464, A065473, A118258, A118259, A118260, 和 A118261,出自“整数数列在线大全”。

在 Wolfram|Alpha 中被引用

无忧伴侣

请引用为

Weisstein, Eric W. "无忧伴侣。" 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/CarefreeCouple.html

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