Matematyka dyskretna. Wykład 5: Funkcje multiplikatywne. Gniewomir Sarbicki

Podobne dokumenty
Funkcje arytmetyczne. Funkcje arytmetyczne

Funkcje arytmetyczne

Twierdzenie Eulera. Kongruencje wykład 6. Twierdzenie Eulera

Matematyka dyskretna

Matematyka dyskretna

Zadanie 2. Obliczyć rangę dowolnego elementu zbioru uporządkowanego N 0 N 0, gdy porządek jest zdefiniowany następująco: (a, b) (c, d) (a c b d)

Przykładowe zadania z teorii liczb

Matematyka dyskretna

Pierwiastki pierwotne, logarytmy dyskretne

Matematyka dyskretna

Kongruencje twierdzenie Wilsona

Dr inż. Robert Wójcik, p. 313, C-3, tel Katedra Informatyki Technicznej (K-9) Wydział Elektroniki (W-4) Politechnika Wrocławska

Matematyka dyskretna

Kongruencje pierwsze kroki

Matematyka dyskretna

Matematyka dyskretna

Odwrotne twierdzenie Fermata. Odwrotne twierdzenie Fermata

KONGRUENCJE. 1. a a (mod m) a b (mod m) b a (mod m) a b (mod m) b c (mod m) a c (mod m) Zatem relacja kongruencji jest relacją równoważności.

Teoria liczb. Magdalena Lemańska. Magdalena Lemańska,

Wybrane zagadnienia teorii liczb

Sumy kwadratów kolejnych liczb naturalnych

Liczby całkowite. Zadania do pierwszych dwóch lekcji

Kongruencje i ich zastosowania

Zasada indukcji matematycznej

i=0 a ib k i, k {0,..., n+m}. Przypuśćmy, że wielomian

Rozdział 1. Zadania. 1.1 Liczby pierwsze. 1. Wykorzystując sito Eratostenesa wyznaczyć wszystkie liczby pierwsze mniejsze niż 200.

Zestaw 2. Definicje i oznaczenia. inne grupy V 4 grupa czwórkowa Kleina D n grupa dihedralna S n grupa symetryczna A n grupa alternująca.

Kryptografia. z elementami kryptografii kwantowej. Ryszard Tanaś Wykład 6a

Podzielność liczb; iloczyn i suma dzielników

Sumy kolejnych bikwadratów

Indukcja matematyczna

Zadania do samodzielnego rozwiązania

Kongruencje oraz przykłady ich zastosowań

1 Zbiory i działania na zbiorach.

MADE IN CHINA czyli SYSTEM RESZTOWY

Analiza matematyczna. 1. Ciągi

Maria Romanowska UDOWODNIJ, ŻE... PRZYKŁADOWE ZADANIA MATURALNE Z MATEMATYKI

Kongruencje. Beata Łojan. Koło Naukowe Matematyków Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach.

Ćwiczenia z teoria liczb, ciąg dalszy (pt 15 maja) Matematyka Dyskretna

Teoria miary i całki

19 marzec, Łańcuchy Markowa z czasem dyskretnym. Procesy Stochastyczne, wykład 6, T. Byczkowski, Procesy Stochastyczne, PPT, Matematyka MAP1136

Zadania z arytmetyki i teorii liczb

Kodowanie i kompresja Streszczenie Studia Licencjackie Wykład 14, Kryptografia: algorytmy asymetryczne (RSA)

Jarosław Wróblewski Matematyka Elementarna, zima 2014/15

Indukcja. Materiały pomocnicze do wykładu. wykładowca: dr Magdalena Kacprzak

1. Wykład NWD, NWW i algorytm Euklidesa.

Teoria liczb. Zajmuje się własnościami liczb, wszystkim całkowitych

Matematyka Dyskretna 2/2008 rozwiązania. x 2 = 5x 6 (1) s 1 = Aα 1 + Bβ 1. A + B = c 2 A + 3 B = d

Prawdopodobieństwo i statystyka

Kongruencje. Sławomir Cynk. 24 września Nowy Sącz. Instytut Matematyki Uniwersytetu Jagiellońskiego

Zestaw zadań dotyczących liczb całkowitych

Liczby zespolone. x + 2 = 0.

Macierze - obliczanie wyznacznika macierzy z użyciem permutacji

Matematyka dyskretna. Andrzej Łachwa, UJ, /14

Kodowanie i kompresja Streszczenie Studia Licencjackie Wykład 15, Kryptografia: algorytmy asymetryczne (RSA)

Liczby pierwsze. Kacper Żurek, uczeń w Gimnazjum nr 1 im. Jana Pawła II w Giżycku.

Matematyka dyskretna. Andrzej Łachwa, UJ, /15

Ciała skończone. 1. Ciała: podstawy

Matematyka Dyskretna Zestaw 2

Przekształcenia liniowe

Matematyka dyskretna. Andrzej Łachwa, UJ, 2019 Zadania 1-100

Daniela Spurtacz, klasa 8W, rok szkolny 2018/2019

Sumy kwadratów. Twierdzenie Fermata-Eulera. Lemat Minkowskiego

Matematyka dyskretna. Andrzej Łachwa, UJ, A/15

Logarytmy. Funkcje logarytmiczna i wykładnicza. Równania i nierówności wykładnicze i logarytmiczne.

Jarosław Wróblewski Matematyka Elementarna, lato 2014/15

Matematyka dyskretna

Teoria ciała stałego Cz. I

Liczby pierwsze na straży tajemnic

VIII Olimpiada Matematyczna Gimnazjalistów

Uproszczony dowod twierdzenia Fredricksona-Maiorany

Teoria miary. WPPT/Matematyka, rok II. Wykład 5

Podstawy metod probabilistycznych. dr Adam Kiersztyn

GAL 80 zadań z liczb zespolonych

1 Nierówność Minkowskiego i Hoeldera

12. Wykład 12: Algebraiczne domkniecie ciała. Wielokrotne pierwiastki wielomianów. Rózniczkowanie wielomianów. Elementy rozdzielcze.

W. Guzicki Zadanie IV z Informatora Maturalnego poziom rozszerzony 1

Rzędy Elementów Grupy Abelowej Andrzej Nowicki 16 września 2015, wersja rz-15

1 Podobieństwo macierzy

Informacja o przestrzeniach Sobolewa

Jeśli lubisz matematykę

Lista 6. Kamil Matuszewski 13 kwietnia D n =

macierze jednostkowe (identyczności) macierze diagonalne, które na przekątnej mają same

Lista 2 logika i zbiory. Zad 1. Dane są zbiory A i B. Sprawdź, czy zachodzi któraś z relacji:. Wyznacz.

Jarosław Wróblewski Matematyka Elementarna, lato 2012/13. W dniu 21 lutego 2013 r. omawiamy test kwalifikacyjny.

Funkcje analityczne. Wykład 2. Płaszczyzna zespolona. Paweł Mleczko. Funkcje analityczne (rok akademicki 2017/2018)

Diagonalizacja macierzy i jej zastosowania

1 Macierze i wyznaczniki

Kryptografia. z elementami kryptografii kwantowej. Ryszard Tanaś Wykład 5

Zadania z elementarnej teorii liczb Andrzej Nowicki

Wykład 21 Funkcje mierzalne. Kostrukcja i własności całki wzglȩdem miary przeliczalnie addytywnej

Matematyka dyskretna. Andrzej Łachwa, UJ, /10

Równania i nierówności wykładnicze i logarytmiczne

15. Macierze. Definicja Macierzy. Definicja Delty Kroneckera. Definicja Macierzy Kwadratowej. Definicja Macierzy Jednostkowej

Krzysztof Rykaczewski. Szeregi

Treści zadań Obozu Naukowego OMJ

Dziedziny Euklidesowe

Algorytmy i Struktury Danych, 9. ćwiczenia

Matematyka dyskretna. Andrzej Łachwa, UJ, /10

Przestrzeń unitarna. Jacek Kłopotowski. 23 października Katedra Matematyki i Ekonomii Matematycznej SGH

Transkrypt:

Matematyka dyskretna Wykład 5: Funkcje multiplikatywne Gniewomir Sarbicki

Definicja: Funkcję f : N Z nazywamy: multiplikatywną, jeżeli n, m NW D(n, m) = 1 = f(nm) = f(n)f(m) całkowicie multiplikatywną, jeżeli n, m f(nm) = f(n)f(m) Ćwiczenie: Dla funkcji multiplikatywnej f(1) = 1. Własności funkcji multiplikatywnych: 1 f - multiplikatywna i n = k i=1 p α i i - rozkład na czynniki pierwsze, to f(n) = f(p α i i ). 2 f - multiplikatywna, to g(n) = d n f(d) - multiplikatywna 3 f, g - multiplikatywne, to F (n) = d n f(d)g( n d ) - multiplikatywna

Dowód (1): Dla k = 1 mamy równość. Załóżmy, że twierdzenie zachodzi dla wszystkich liczb mających r różnych czynników pierwszych i weźmy liczbę n mającą r + 1 różnych czynników pierwszych. n = r i=1 p αi i p αr r+1. Obie liczby w iloczynie są względnie pierwsze, stąd własność zachodzi dla liczby n Jeżeli NW D(m, n) = 1 to d mn d = d 1 d 2 d 1 m d 2 n. Wtedy NW D(d 1, d 2 ) = 1 i NW D(m/d 1, n/d 2 ) = 1. Dowód (2): Niech m, n-wzgl. pierwsze. g(mn) = d mn f(d) = d 1 m d 2 n f(d 1d 2 ) = d 1 m f(d 1) d 2 n f(d 2) = g(m)g(n) Dowód (3): F (mn) = mn d mn f(d)g( d ) = d 1 m d 2 n f(d 1d 2 )g( mn d 1 d 2 ) = d 1 m d 2 n f(d 1)f(d 2 )g( m d 1 )g( n d 2 ) = F (n)f (m)

Przykłady funkcji multiplikatywnych 1 τ(n) = d n - ilość dzielników liczby n 2 σ(n) = d n d - suma dzielników liczby n Fakt: τ(n) = k (α k + 1), gdzie α k - krotności dzielników pierwszych. Twierdzenie: d n d = nτ(n)/2 Dowód: n = dd. Mamy τ(n) takich rozkładów. Mnożąc je stronami, dostaniemy: n τ(n) = d n d d n d, Ponieważ oba czynniki są równe, dostajemy tezę

Funkcja Eulera Definicja: Funkcją Eulera nazywamy funkcję: φ(n) = k [1,n],NW D(k,n)=1 1 (ilość liczb mniejszych od n i względnie pierwszych z n). Własności funkcji Eulera 1 d n φ(d) = n. 2 φ jest funkcją multiplikatywną ( 3 φ(p α ) = p α p α 1 = p α 1 1 p 4 φ(n) = n ( ) p n,p P 1 1 p ), dla p P

Funkcja Eulera Dowód (1): Niech n d = #{k [1, n] : NW D(k, n) = d}. n = ( ) n φ = φ(d) d d n d [1,n] n d = d n n d = d n Dowód (3): - policzyć ile jest liczb podzielnych przez p w przedziale 1, p α. Dowód (4): - z punktu (3) i z multiplikatywności Dowód (2): - ułóżmy liczby [0,..., mn 1] w macierz:.... 0 n n + 1 1.. m 1 m... n 1

Funkcja Eulera Pozycja liczby N w tablicy to [N mod m, N mod n]. Zauważmy, że jeżeli NW D(n, m) = 1 to n N m N mn N. Przy wypełnianiu tabliczy wrócimy do 0 dopiero dla wielokrotności nm cała tablica będzie wypełniona. NW D(d, mn) = 1 NW D(d, n) = NW D(d, m) = 1, chcemy wiedzieć, ile liczb w macierzy jest względnie pierwszych jednocześnie z n i z m. Ponieważ NW D(km + r, m) = NW D(r, m), całe kolumny są względnie pierwsze z m albo nie. Podobnie, całe wierszami są względnie pierwsze z n albo nie. Ilość liczb względnie pierwszych z nm jest równa iloczynowi ilości liczb względnie pierwszych z n i z m

Funkcja Möbiusa Definicja: Funkcję Möbiusa µ definujemy następująco: 1 gdyn = 1 ( 1) µ(n) = k gdy n jest iloczynem k różnych liczb pierwszych (liczba bezkwadratowa) 0 w przeciwym wypadku Własności 1 µ jest multiplikatywna 2 ν(n) = d n µ(n) = δ 1n

Funkcja Möbiusa Dowód (1): Jeżeli jedna z liczb jest podzielna przez kwadrat liczby pierwszej, to 0 = 0 Jeżeli obie są bezkwadratowe, wzgl. pierwsze, i mają odpowiednio k i l czynników pierwszych, to ich iloczyn ma k + l czynników pierwszych i ( 1) k ( 1) l = ( 1) k+l Dowód (2): Dla potęgi liczby pierwszej: ν(p α ) = d p α µ(d) = µ(1) + µ(p) + + µ(p α ) = 1 + ( 1) + 0 + + 0 = 0. Dla pozostałych liczb z mutliplikatywności

Twierdzenie Möbiusa o odwracaniu Twierdzenie: g(n) = d n f(d) f(n) = d n µ ( n d ) g(d) Dowód: ab=n µ(a)g(b) = ab=n µ(a) cd=b f(c) = acd µ(a)f(c) = cb=n f(c) ad=b µ(a) = cb=n f(c)δ 1b = f(n) Zastosowania: 1 1 = d n µ ( n d ) τ(d) 2 n = d n µ ( n d ) σ(d) 3 φ(n) = n d n µ(d) d Dowód (3): Stosujemy twierdzenie do funkcji g(n) = n = d n φ(d)