具体数学-第12课(数论进阶与组合数入门一)

简介: 数论进阶与组合数入门

例题1


首先接着上节课同余继续讲,在第三章例题2中,我们遗留了一个问题:对于如下序列

image.png

它的值就是

image.png

的某个排列,并且重复了 d 次。其中 image.png

首先我们有如下同余式:

image.png

这就可以看出该序列的确是重复出现了 d 次,那么剩下的问题就是证明这 image.png 个数恰好就是

image.png

的某个排列。

image.png ,所以有

image.png

所以我们只考虑 image.png 的情形,在此情形下,我们可以得到

image.png

由此可以看出,这 image.png 个数一定就是

image.png

至此得证。

下面介绍几个著名的数论定理。

费马最后定理


对于所有的正整数 image.png ,有

image.png

费马小定理


如果 image.png ,那么有

image.png

证明也很好证。

之前证过了,序列

image.png

结果就是

image.png

的某个排列,所以有

image.png

所以

image.png

所以

image.png

欧拉函数


定义 image.png 为小于 m 且与其互素的正整数个数。

所以我们有欧拉定理

image.png

其中 image.png ,可以发现,当 m 是素数时,欧拉定理就是费马小定理,所以欧拉定理是费马小定理的推广形式。

欧拉定理有很多有趣的性质,这里就不一一介绍了,详情见博客地址。

莫比乌斯函数


定义莫比乌斯函数 image.png

image.png

这个定义看起来很奇怪是不是?其实这是一个递归定义,可以递归地计算得到所有的值。

这个函数有什么用呢?主要用来进行莫比乌斯反演:

image.png

详细的性质及应用也不介绍了,给大家推荐一个牛逼的博客博客地址,我当时学ACM的时候这部分都是看着他的学的。

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