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整数标准分解式的数论函数及其均值的渐近公式

整数标准分解式的数论函数及其均值的渐近公式

摘要:本文给出了整数标准分解式的数论函数β(n,p)和它的均值∑p≤nβ(n,p)的定义,推出均值∑p≤nβ(n,p)的渐近公式公式。

关键词:数论函数;均值;渐近公式

一、 引言与主要结论

在[1]的第68个问题中,p为一个素数,给一数列k=ep(n),k为p在n的标准分解式中的指数。本文给出n的标准分解式中的数论函数β(n,p)的定义,推出并证明了均值∑p≤nβ(n,p)的渐近公式。本文中[x]表示不超过x的最大整数,a(m,p)表示m在p进制表示中数字之和。用π(x)表示不超过x所有素数的个数,并且

π(x)=xlnx+a2xln2x+…+akxlnkx+O(xlnk+1x);

定义1设p(p≥2)为任意素数,n为给定一个正整数,如果n=a1p+a2p2+…+asps其中

1≤ai≤p-1,i=1,2,…,s,称a(n,p)为n在p进制中数字之和函数,即a(n,p)=∑si=1ai。

定义2设p(p≥2)为任意素数,n为给定一个正整数,n=pk11pk22…pktt(pi为素数),称β(n,p)为p在n的标准分解式中的指数函数,它的值为p在n的标准分解式中的指数;B(n,P)=∑p≤nβ(n,p)为函数β(n,p)的均值。

定理设p(p≥2)为任意素数,n为给定一个正整数,则

∑p≤nβ(n,p)=nlnn+lnlnn+c+c1lnn+c2ln2n+c3ln3n+…+cklnkn+O(1lnk+1n)

其中k是任意的正整数,ci(i=1,2,…)是一些可计算的常数。

二、 相关引理及定理的证明

引理1设n为任意正整数,p为素数,α(n,p)表示p在n!标准分解式中的指数,则

α(n,p)≡∑

SymboleB@ i=1npi=1p-1(n-a(n,p)),(1)

引理2在n的标准分解式中质因数p(p≥2)的指数

β(n,p)≡∑

SymboleB@ i=1npi-n-1pi=1p-1(1+a(n-1,p)-a(n,p)),(2)

引理3設n为任意正整数,p为素数,则a(n,p)≤p-1lnplnn。(3)

下面进行定理的证明

证明:因为∑p≤nβ(n,p)=∑p≤nβ(n,p)+∑n

等式右边第一部分由引理2可知

∑p≤nβ(n,p)

=∑p≤n1p-1(1+a(n-1,p)-a(n,p))

=∫n321xdπ(x)+A+O(1n)+∑p≤na(n-1,p)-a(n,p)p-1。(4)

又因为

∫n321xdπ(x)=lnlnn+B+a31lnn+a32ln2n+…+a3klnkn+O(1lnk+1n)

由引理3得

∑p≤na(n,p)p-1≤∑p≤nlnnlnp=lnn∑p≤n1lnp≤lnn∑p≤n1≤nlnn,

于是,∑p≤nβ(n,p)=nlnn+lnlnn+a+a31lnn+a32ln2n+…+a3klnkn+O(1lnk+1n)

所以,∑p≤nβ(n,p)=nlnn+lnlnn+c+c1lnn+c2ln2n+c3ln3n+…+cklnkn+O(1lnk+1n)。

证毕。

参考文献:

[1]F.Smarandache.only problem,not solutions.Xiquan Publ.House.Chicage,1993,54—55.

作者简介:

车雨红,陕西省渭南市,渭南师范学院数理学院。

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