欧拉函数与约数函数计算器

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函数说明:

欧拉函数 φ(n): 小于或等于 n 的正整数中与 n 互质的数的个数。 对于质因数分解 n = p₁^a₁ × p₂^a₂ × ... × pₖ^aₖ,有公式:
φ(n) = n × (1 - 1/p₁) × (1 - 1/p₂) × ... × (1 - 1/pₖ)
或等价地:
φ(n) = p₁^(a₁-1) × (p₁-1) × p₂^(a₂-1) × (p₂-1) × ... × pₖ^(aₖ-1) × (pₖ-1)
约数和函数 σ(n): n 的所有正约数之和。 对于质因数分解 n = p₁^a₁ × p₂^a₂ × ... × pₖ^aₖ,有公式:
σ(n) = (p₁^(a₁+1) - 1)/(p₁ - 1) × (p₂^(a₂+1) - 1)/(p₂ - 1) × ... × (pₖ^(aₖ+1) - 1)/(pₖ - 1)
约数个数函数 τ(n): n 的正约数的个数。 对于质因数分解 n = p₁^a₁ × p₂^a₂ × ... × pₖ^aₖ,有公式:
τ(n) = (a₁ + 1) × (a₂ + 1) × ... × (aₖ + 1)
特殊性质:
  • 质数 p:φ(p) = p - 1, τ(p) = 2, σ(p) = p + 1
  • 质数幂 p^k:φ(p^k) = p^(k-1) × (p-1), τ(p^k) = k + 1
  • 完全平方数:τ(n) 为奇数
  • 完全数:若 σ(n) = 2n,则 n 为完全数(如 6, 28, 496)
  • 积性函数:φ, τ, σ 都是积性函数,即若 gcd(a,b)=1,则 f(ab)=f(a)×f(b)
应用场景:
  • 密码学:RSA 算法中使用欧拉函数计算私钥
  • 数论:欧拉定理:若 gcd(a,n)=1,则 a^φ(n) ≡ 1 (mod n)
  • 组合数学:计算本原根、循环群的阶等
  • 竞赛编程:快速幂、模运算优化等
时间复杂度: O(√n) 用于质因数分解,计算各函数值为 O(k),其中 k 为不同质因子个数

欧拉定理(Euler's Theorem):

若 gcd(a, n) = 1,则 a^φ(n) ≡ 1 (mod n)。 这是费马小定理的推广:当 n 为质数 p 时,φ(p) = p - 1,因此 a^(p-1) ≡ 1 (mod p)。