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勒讓德公式


勒讓德公式計算了小於或等於數字 x 且不能被前 a素數整除的正整數的數量,

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

其中 |_x_|向下取整函式。取 a=pi(sqrt(x)),其中 pi(n)素數計數函式,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)

勒讓德公式成立是因為一個範圍內素數的數量加一等於整數的數量減去該區間內合數的數量。

勒讓德公式滿足遞推關係

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

m_k=p_1p_2...p_k,則

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)尤拉 Totient 函式,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,則

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

請注意,phi(n,n) 不適用於計算大引數的 pi(n)。更有效的改進是梅塞爾公式


另請參閱

萊默公式, 梅普斯方法, 梅塞爾公式, 素數計數函式

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參考文獻

Séroul, R. "勒讓德公式" 和 "勒讓德公式的實現"。§8.7.1 和 8.7.2 在 數學家程式設計。 柏林:Springer-Verlag,pp. 175-179, 2000。

在 上被引用

勒讓德公式

引用為

Weisstein, Eric W. "勒讓德公式。" 來自 ——一個 Wolfram 網路資源。 https://mathworld.tw/LegendresFormula.html

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