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互异质因数


DistinctPrimeFactors

一个正整数 n>=2 的互异质因数定义为 omega(n) 个数 p_1, ..., p_(omega(n))质因数分解

 n=p_1^(a_1)p_2^(a_2)...p_(omega(n))^(a_(omega(n)))
(1)

(Hardy and Wright 1979, p. 354)。

数字 n 的互异质因数列表可以使用 Wolfram 语言 计算,使用FactorInteger[n][[All, 1]], 并且互异质因数的数量 omega(n) 被实现为PrimeNu[n]。

omega(n) 的前几个值,对于 n=1, 2, ... 是 0, 1, 1, 1, 1, 2, 1, 1, 1, 2, 1, 2, 1, 2, 2, 1, 1, 2, 1, 2, ... (OEIS A001221; Abramowitz and Stegun 1972, Kac 1959)。这个序列由 {chi_P(n)} 的逆 莫比乌斯变换 给出,其中 chi_P 是质数的特征函数 (Sloane and Plouffe 1995, p. 22)。下表列出了前几个正整数的质因数分解和互异质因数。

n质因数分解omega(n)互异质因数 (A027748)
1--0--
2212
3313
42^212
5515
62·322, 3
7717
82^312
93^213
102·522, 5
1111111
122^2·322, 3
1313113
142·722, 7
153·523, 5
162^412

仅由互异质因数组成的数字正是无平方因子数

涉及 omega(n) 的和由下式给出

 sum_(n=1)^infty(2^(omega(n)))/(n^s)=(zeta^2(s))/(zeta(2s))
(2)

对于 s>1 (Hardy and Wright 1979, p. 255)。

omega(n) 的平均阶为

 omega(n)∼lnlnn
(3)

(Hardy 1999, p. 51)。更精确地,

 omega(n)∼lnlnn+B_1+sum_(k=1)^infty(-1+sum_(j=0)^(k-1)(gamma_j)/(j!))((k-1)!)/((lnn)^k)
(4)

(Diaconis 1976, Knuth 2000, Diaconis 2002, Finch 2003, Knuth 2003),其中 B_1梅尔滕斯常数gamma_jStieltjes 常数。此外,方差由下式给出

 var(omega(n))∼lnlnn+B_1^'+(c_1)/(lnn)+(c_2)/((lnn)^2)+...,
(5)

其中

B_1^'=B_1-t-1/6pi^2
(6)
=-1.83568427...
(7)

(OEIS A091588),其中

 t=sum_(k=1)^infty1/(p_k^2)=0.452247...
(8)

(OEIS A085548) 是质数 Zeta 函数 P(2) (Finch 2003)。系数 c_1c_2 由以下和给出

c_1=gamma-1+2sum_(k=1)^(infty)(lnp_k)/(p_k(p_k-1))
(9)
=gamma-1+2sum_(k=2)^(infty)mu(k)(zeta^'(k))/(zeta(k))
(10)
=1.0879488865...
(11)
c_2=-gamma_1-(gamma-1)[gamma+2sum_(k=1)^(infty)(lnp_k)/(p_k(p_k-1))]+2sum_(k=1)^(infty)((2p_k-1)(lnp_k)^2)/(2p_k(p_k-1)^2)
(12)
=3.3231293098...
(13)

(Diaconis 1976, Knuth 2000, Diaconis 2002, Finch 2003, Knuth 2003),其中

u=sum_(k=1)^(infty)(lnp_k)/(p_k(p_k-1))
(14)
=0.755366...
(15)
v=sum_(k=1)^(infty)((2p_k-1)(lnp_k)^2)/(2p_k(p_k-1)^2)
(16)
=1.183780...
(17)

(Finch 2003)。

如果 n 是一个素数阶乘,那么

 omega(n)∼(lnn)/(lnlnn)
(18)

(Hardy and Wright 1979, p. 355)。

omega(k)求和函数由下式给出

 sum_(k=2)^nomega(k)=nlnlnn+B_1n+O(n/(lnn))
(19)

其中 B_1梅尔滕斯常数 (Hardy 1999, p. 57),o(n) 项 (Hardy and Ramanujan 1917; Hardy and Wright 1979, p. 355) 已被重写为更明确的形式,并且 o(x)O(x)渐近记号求和函数的前几个值是 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 14, 15, 17, 19, 20, 21, ... (OEIS A013939)。此外,

 sum_(k=2)^n[omega(k)]^2=n(lnlnn)^2+O(nlnlnn)
(20)

(Hardy and Wright 1979, p. 357)。

前几个数 u_n 是奇数个互异质因数的乘积 (Hardy 1999, p. 64; Ramanujan 2000, pp. xxiv and 21) 是 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 30, 31, 37, 41, 42, 43, 47, ... (OEIS A030059)。u_n 满足

 sum_(n=1)^infty1/(u_n^s)=1/2[(zeta(s))/(zeta(2s))-zeta(s)]
(21)

(Hardy 1999, pp. 64-65)。此外,如果 U(n)u_k 的数量,其中 k<=n,那么

 U(x)∼(3x)/(pi^2)
(22)

(Hardy 1999, pp. 64-65)。


另请参阅

Dedekind 函数, 互异质因数分解, 除数函数, Erdős-Kac 定理, 最大质因数, Hardy-Ramanujan 定理, 异构数, 最小质因数, 梅尔滕斯常数, 质因数, 无平方因子数

使用 Wolfram|Alpha 探索

参考文献

Abramowitz, M. and Stegun, I. A. (Eds.). 数学函数手册,包含公式、图表和数学表格,第 9 次印刷。 New York: Dover, p. 844, 1972.Diaconis, P. "数字 n 的质因数数量的均值和方差的渐近展开。" Dept. Statistics Tech. Report 96, Stanford, CA: Stanford University, 1976.Diaconis, P. "G. H. Hardy 和概率???" Bull. London Math. Soc. 34, 385-402, 2002.Finch, S. "两个渐近级数。" 2003 年 12 月 10 日。 http://algo.inria.fr/bsolve/.Hardy, G. H. 拉马努金:关于他生平和工作启发的十二次讲座,第 3 版。 New York: Chelsea, 1999.Hardy, G. H. and Ramanujan, S. "数字 n 的质因数的正常数量。" Quart. J. Math. 48, 76-92, 1917.Hardy, G. H. and Wright, E. M. "n 的质因数数量" 和 "omega(n)Omega(n) 的正常阶。" §22.10 和 22.11 in 数论导论,第 5 版。 Oxford, England: Clarendon Press, pp. 354-358, 1979.Kac, M. 概率、分析和数论中的统计独立性。 Washington, DC: Math. Assoc. Amer., p. 64, 1959.Knuth, D. E. 算法分析精选论文。 Stanford, CA: CSLI Publications, pp. 338-339, 2000.Knuth, D. E. "E_n(Omega)Var_n(Omega) 的渐近性。" Finch (2003) 引用。未发表的笔记,2003 年。Ramanujan, S. 斯里尼瓦萨·拉马努金论文集 (Ed. G. H. Hardy, P. V. S. Aiyar, and B. M. Wilson). Providence, RI: Amer. Math. Soc., 2000.Sloane, N. J. A. 序列 A001221/M0056, A013939, A027748, A085548, 和 A091588 在 "整数序列在线百科全书" 中。Sloane, N. J. A. and Plouffe, S. 整数序列百科全书。 San Diego, CA: Academic Press, 1995.

在 Wolfram|Alpha 上被引用

互异质因数

请引用为

Weisstein, Eric W. "互异质因数。" 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/DistinctPrimeFactors.html

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