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勒让德公式


勒让德公式计算了小于或等于数字 x 且不能被前 a素数整除的正整数的数量,

 phi(x,a)=|_x_|-sum|_x/(p_i)_|+sum|_x/(p_ip_j)_|-sum|_x/(p_ip_jp_k)_|+...,
(1)

其中 |_x_|向下取整函数。取 a=pi(sqrt(x)),其中 pi(n)素数计数函数,得到

 phi(x,pi(sqrt(x)))=pi(x)-pi(sqrt(x))+1=|_x_|-sum_(p_i<=sqrt(x))|_x/(p_i)_|+sum_(p_i<p_j<=sqrt(x))|_x/(p_ip_j)_|-sum_(p_i<p_j<p_k<=sqrt(x))|_x/(p_ip_jp_k)_|+....
(2)

勒让德公式成立是因为一个范围内素数的数量加一等于整数的数量减去该区间内合数的数量。

勒让德公式满足递推关系

 phi(x,a)=phi(x,a-1)-phi(x/(p_a),a-1).
(3)

m_k=p_1p_2...p_k,则

phi(m_k,k)=|_m_k_|-sum|_(m_k)/(p_i)_|+sum|_(m_k)/(p_ip_j)_|-...
(4)
=m_k-sum(m_k)/(p_i)+sum(m_k)/(p_ip_j)-...
(5)
=m_k(1-1/(p_1))(1-1/(p_2))...(1-1/(p_k))
(6)
=product_(i=1)^(k)(p_i-1)
(7)
=phi(m_k),
(8)

其中 phi(n)欧拉 Totient 函数,且

 phi(sm_k+t,k)=sphi(m_k)+phi(t,k),
(9)

其中 0<=t<=m_k。如果 t>m_k/2,则

 phi(t,k)=phi(m_k)-phi(m_k-t-1,k).
(10)

请注意,phi(n,n) 不适用于计算大参数的 pi(n)。更有效的改进是梅塞尔公式


另请参阅

莱默公式, 梅普斯方法, 梅塞尔公式, 素数计数函数

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参考文献

Séroul, R. "勒让德公式" 和 "勒让德公式的实现"。§8.7.1 和 8.7.2 在 数学家编程。 柏林:Springer-Verlag,pp. 175-179, 2000。

在 Wolfram|Alpha 上被引用

勒让德公式

引用为

Weisstein, Eric W. "勒让德公式。" 来自 MathWorld——一个 Wolfram 网络资源。 https://mathworld.net.cn/LegendresFormula.html

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