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除數


一個數 n 的除數,也稱為因子,是一個可以整除 n 的數 d (記作 d|n)。對於整數,通常只考慮正除數,但顯然任何正除數的負數本身也是一個除數。給定整數 n 的(正)除數列表可以透過 Wolfram 語言 函式返回除數[n]。

求和與求積通常只針對給定數字的除數的值的子集進行。 這樣的總和將表示為,例如,

 sum_(d|n)f(d).
(1)

這些求和在 Wolfram 語言 中實現為DivisorSum[n, form, cond]。

下表列出了前幾個正整數的除數 (OEIS A027750)。

n除數
11
21, 2
31, 3
41, 2, 4
51, 5
61, 2, 3, 6
71, 7
81, 2, 4, 8
91, 3, 9
101, 2, 5, 10
111, 11
121, 2, 3, 4, 6, 12
131, 13
141, 2, 7, 14
151, 3, 5, 15

給定數字 n 的除數的總數(可以寫為 d(n), sigma_0(n), 或 nu(n)) 可以按如下方式找到。 將數字寫成其素因數分解的形式

 n=p_1^(alpha_1)p_2^(alpha_2)...p_r^(alpha_r).
(2)

對於 n 的任何除數 dn=dd^' 其中

 d=p_1^(delta_1)p_2^(delta_2)...p_r^(delta_r),
(3)

所以

 d^'=p_1^(alpha_1-delta_1)p_2^(alpha_2-delta_2)...p_r^(alpha_r-delta_r).
(4)

現在,delta_1=0,1,...,alpha_1,所以有 alpha_1+1 個可能的值。 類似地,對於 delta_n,有 alpha_n+1 個可能的值,因此 n 的除數 d(n) 的總數由下式給出

 d(n)=product_(n=1)^r(alpha_n+1).
(5)

除數的乘積可以透過將數字 n 寫成所有可能的乘積來找到

 n={d^((1))d^('(1)); |; d^((nu))d^('(nu)),
(6)

所以

n^(nu(n))=[d^((1))...d^((nu))][d^('(1))d^('(nu))]
(7)
=product_(i=1)^(nu)d_iproduct_(i=1)^(nu)d_i^'
(8)
=(productd)^2,
(9)

 productd=n^(nu(n)/2).
(10)

除數的幾何平均值

G=(productd)^(1/nu(n))
(11)
=[n^(nu(n)/2)]^(1/nu(n))
(12)
=sqrt(n).
(13)

算術平均值

 A(n)=(sigma(n))/(nu(n)).
(14)

調和平均值

 1/H=1/(nu(n))(sum1/d).
(15)

但是 n=dd^',所以 1/d=d^'/n 並且

sum1/d=1/nsumd^'
(16)
=1/nsumd
(17)
=(sigma(n))/n,
(18)

我們有

 1/(H(n))=1/(nu(n))(sigma(n))/n=(A(n))/n
(19)
 n=A(n)H(n).
(20)

給定三個隨機選擇的整數,它們沒有公約數的機率是

 [zeta(3)]^(-1) approx 1.20206^(-1) approx 0.831907,
(21)

其中 zeta(3)Apéry 常數

恰好有 0、1、2、... 個除數(除了 1 之外)的最小數字是 1、2、4、6、16、12、64、24、36、... (OEIS A005179; Minin 1883-84; Grost 1968; Roberts 1992, p. 86; Dickson 2005, pp. 51-52)。 Fontené (1902) 和 Chalde (1903) 表明,如果 p_1^(alpha_1)p_2^(alpha_2)...p_(r-1)^(alpha_(r-1))p_r^(alpha_r) 是除數個數為給定值的最小數字的素因數分解,則 (1) alpha_(r-1) 是素數,(2) alpha_r 是素數,但數字 2^3·3 (有 8 個除數)除外 (Dickson 2005, p. 52)。

f(n) 是 [1,n] 的最大子集中元素的數量,使得它的任何元素都不能被其他兩個元素整除。 對於足夠大的 n

 0.6725...<=(f(n))/n<=0.673...
(22)

(Le Lionnais 1983, Lebensold 1976/1977)。


另請參閱

除數函式, 無窮大除數, 單位除數 在 課堂中探索這個主題

相關 Wolfram 網站

http://functions.wolfram.com/NumberTheoryFunctions/Divisors/

使用 探索

參考文獻

Chalde. Nouv. Ann. Math. 3, 471-473, 1903.Dickson, L. E. History of the Theory of Numbers, Vol. 1: Divisibility and Primality. New York: Dover, 2005.Fontené, G. Nouv. Ann. Math. 2, 288, 1902.Grost, M. E. "The Smallest Number with a Given Number of Divisors." Amer. Math. Monthly 75, 725-729, 1968.Guy, R. K. "Solutions of d(n)=d(n+1)." §B18 in Unsolved Problems in Number Theory, 2nd ed. New York: Springer-Verlag, pp. 73-75, 1994.Le Lionnais, F. Les nombres remarquables. Paris: Hermann, p. 43, 1983.Lebensold, K. "A Divisibility Problem." Studies Appl. Math. 56, 291-294, 1976/1977.Minin, A. P. Math. Soc. Moscow 11, 632, 1883-84.Nagell, T. "Divisors." §1 in Introduction to Number Theory. New York: Wiley, pp. 11-12, 1951.Roberts, J. The Lure of the Integers. Washington, DC: Math. Assoc. Amer., 1992.Sloane, N. J. A. Sequences A005179/M1026 and A027750 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."

在 上被引用

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請引用為

Weisstein, Eric W. “除數。” 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/Divisor.html

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