欧拉函数性质证明:φ(a × p) = φ(a) × p
首先给出欧拉函数的定义:对于任意正整数 n,欧拉函数 φ(n) 表示小于等于 n 且与 n 互质的正整数的个数。
要证明的是:φ(a × p) = φ(a) × p,其中 a 和 p 均为正整数,且 p 为质数。
证明:
由于 p 为质数,所以 p 与任意不被 p 整除的正整数互质。
对于任意正整数 x,如果 x 与 a 互质,则 x 与 a × p 也互质。
反之,如果 x 与 a × p 互质,则 x 与 a 也互质。因为如果 x 与 a 不互质,即存在一个正整数 d,使得 d 是 x 和 a 的公约数,那么 d 也是 x 和 a × p 的公约数,因此 x 和 a × p 不互质。
综上所述,a × p 与 a 互质的正整数个数等于 a × p 与 a × p 互质的正整数个数。
根据欧拉函数的定义,φ(a × p) 表示小于等于 a × p 且与 a × p 互质的正整数的个数。
同样地,φ(a) 表示小于等于 a 且与 a 互质的正整数的个数。
由于 p 为质数,所以小于等于 a × p 且与 a × p 互质的正整数可以分为两类:一类是小于等于 a 且与 a 互质的正整数,另一类是大于 a 且与 a × p 互质的正整数。
小于等于 a 且与 a 互质的正整数的个数为 φ(a)。
大于 a 且与 a × p 互质的正整数的个数为 φ(p)。
由于 p 为质数,所以与 p 互质的正整数个数为 p-1。
因此,小于等于 a × p 且与 a × p 互质的正整数的个数为 φ(a) + φ(p) = φ(a) + (p-1) = φ(a) × p。
即证得:φ(a × p) = φ(a) × p。
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