莫比烏斯反演

莫比烏斯反演

莫比烏斯反演是數論數學中很重要的內容,可以用於解決很多組合數學的問題。

莫比烏斯反演的引入

莫比烏斯反演是數論中的重要內容,在許多情況下能夠簡化運算。我們考慮以下求和函式:

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我們需要找到和之間的關係。從和函式定義當中,我們可以知道:

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那么:

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從中,可以看出,若(為質數)那么,,所以,.

如果我們要讓函式滿足:

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那么通過以上推導,我們可以知道,所以我們作出以下猜測:

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莫比烏斯反演定理

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設 和 是定義在正整數集合上的兩個函式,定義如下。

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若函式滿足:

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則有

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莫比烏斯反演定理證明

充分性證明:

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考慮到:

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因此

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必要性證明:

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考慮到:

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因此

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莫比烏斯函式

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定義當時,

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當(為不同的質數,且次數都為1),

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其餘情況

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注意, 函式也為積性函式。證明略。

莫比烏斯反演的性質

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性質一(莫比烏斯反演公式):

性質二: μ( n)是積性函式

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性質三:設f是算術函式,它的和函式 是積性函式,那么 f 也是積性函式。

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