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// 下面是百度上找的错误证明
函数的积性即:若m,n互质,则φ(mn)=φ(m)φ(n)。由“m,n互质”可知m,n无公因数,
所以φ(m)φ(n)=m(1-1/p1)(1-1/p2)(1-1/p3)…(1-1/pn)·n(1-1/p1’)(1-1/p2’)(1-1/p3’)…(1-1/pn’),//这里已经用了计算公式,而计算公式是需要先有积性前提才推导的
其中p1,p2,p3…pn为m的质因数,p1’,p2’,p3’…pn’为n的质因数,而m,n无公因数,
所以p1,p2,p3…pn,p1’,p2’,p3’…pn’互不相同,
所以p1,p2,p3…pn,p1’,p2’,p3’…pn’均为mn的质因数且为mn质因数的全集,
所以φ(mn)=mn(1-1/p1)(1-1/p2)(1-1/p3)…(1-1/pn)(1-1/p1’)(1-1/p2’)(1-1/p3’)…(1-1/pn’),
所以φ(mn)=φ(m)φ(n)。
查了很多资料会证明了:
// 证明:
在证明前先了解下以下知识:
(a,b)代表最大公约数,[a,b]代表最小公倍数
m|(a-b) <=> a≡b (mod m)
a=pm+r (0<=r<m)
b=qm+r (0<=r<m)
由此可以推出:
性质1:a≡a(mod m),(反身性)
这个性质很显然.因为a-a=0=m·0。
性质2:若a≡b(mod m),那么b≡a(mod m),(对称性)。
性质3:若a≡b(mod m),b≡c(mod m),那么a≡c(mod m),(传递性)。
性质4:若a≡b(mod m),c≡d(mod m),那么a±c≡b±d(mod m),(可加减性)。
性质5:若a≡b(mod m),c≡d(mod m),那么ac≡bd(mod m)(可乘性)。
证明 :m|(a-b) , m|(c-d) 设 a-b=km c-d=lm (ac-bd)=klm^2+(b+d)m =>m|(ac-bd)
性质6:若a≡b(mod m),那么an≡bn(mod m),(其中n为自然数)。
证明 : m|(a-b) => m|n*(a-b)
性质7:若ac≡bc(mod m),(c,m)=1,那么a≡b(mod m),(记号(c,m)表示c与m的最大公约数)。
证明 : m|c(a-b) d=(m,c)=>m/d|(a-b) => a≡b(mod m/d)=>当 d=1时 即(c,m)=1上面结论成立
性质8:若a≡b(mod m),那么a的n次方和b的n次方也对于m同余
证明 :a^n-b^k=(a-b)(a^(n-1)+a^(n-2)b…b^(n-1)) +m|(a-b) ==>m|(a^n-b^n)
性质9:若 a≡b(mod m1) a≡b(mod m2)… a≡b(mod mi) 则 a≡b(mod [m1,m2,…mi])
证明:m1 |(a-b) m2|(a-b) …mi|(a-b) =>[m1,m2…mi]|(a-b) (因为 a-b里面含了 m集合的所有因子和每个因子的最大个数)
推论 m1,m2…mi两两互质 则 a≡b(mod m1m2…mi);
定义 : X 代表 M 简化剩余系 个数φ(M) (有关简化正余系含义,百度吧)
Y 代表 N 简化剩余系 个数φ(N)
xi 代表X的元素 yj代表Y的元素
下面证明: φ(MN)=φ(M)φ(N) 其中(M,N)=1
我们需要证明
A: (xiN+yjM,MN)=1, xiN+yjM 代表的集合元素两两不在同一剩余系里 这样个数肯定是φ(M)φ(N)个了
B: xiN+yM 可以代表 MN 的简化剩余系每个元素
证明 A:
(xi,M)=1; => (xiN,M)=1; =>(xiN+yiM,M)=1; …1
(yi,N)=1; => (yiM,N)=1; =>(yiM+xiN,N)=1; …2
由 1,2 => (xiN+yiM,MN)=1; 上面都是由数之间互质才推导的
xiN+yjM≡xkN+ylM (mod MN)
=> xiN+yjM≡xkN+ylM (mod M)
=> xiN≡xkN (mod M)
由性质 7 =>xi≡xk (mod M)=> i=k 同理 j=l 所以 xiN+yjM 代表的集合元素两两不在同一剩余系里
证明 B:
设 Z 是MN 的简化剩余系的集合的任意某个元素
由于 (N,M)=1 => 存在 x0,y0 --> Mx0+Ny0=1 => Mx0Z+Ny0Z=Z
=>存在 x,y --> Mx+Ny=Z …1
(Z,MN)=1; =>(Mx+Ny,M)=1; =>(Ny,M)=1; =>(y,M)=1 =>y≡xi (mod M) 同理可得 x=yj (mod N)
y≡xi (mod M) => Ny≡Nxi (mod MN) 同理 Mx=Myj (mod MN)
根据同余性质
Ny+Mx=Myj+Nxi (mod MN)
=> Z=xiN+yjM (mod MN)
所 MN 的简化剩余系每个元素都可以用 xiN+yjM表示
综上 xiN+yjM 有 φ(M)φ(N)个元素 且每个与 MN互质,xiN+yjM两两不在同一剩余系里面
可得 φ(MN)=φ(M)φ(N) 其中(M,N)=1
http://www.cppblog.com/RyanWang/archive/2009/07/19/90512.aspx?opt=admin
E(x)表示比x小的且与x互质的正整数的个数。