2
$\开始组$

与众不同可分性技巧有一个非常简单的规则适用于多个除数:数字和。具体来说,如果数字的位数之和是$1,3$$9$然后是原始数字(尽管$1$case很小,以后将其包括在内是有意义的)。

然后可以问:如果我们考虑除$10$?为了回答这个问题,我们记得数字和是以基数为单位的$10$对于$1,3$$9$因为如果我们有一些n美元$-数字$x=\sum_{k=0}^{n}10^ka_k$带数字$a_k\in\mathbb{N}\cap[0,\dots,9]$然后我们可以写$$x=\sum_{k=0}^{n}10^kak=\sum_{k=0}^{n}左(10^k+1-1\right)a_k=\sam_{k=0.}^{n}\left(10^k-1\right)+\下大括号{sum_{k=0}^{n} (_k)}_{\color{purple}{\text{数字和}}}$$所以我们只需要知道什么时候10美元\equiv 1\pmod{x}$因为这些x美元$的将使$\sum_{k=0}^{n}\左(10^k-1\右)\equiv 0\pmod{x}$从而给了我们一个有效的数字和可分性规则。但要问10美元\equiv 1\pmod{x}$只是询问x美元$那就满足了$1x\vert 10-1美元$,它正好是$10-1 =9$.

对通用底座重复此步骤十亿美元$我们得到了一个基中工作可除性技巧的个数十亿美元$只是$\sigma_0(b-1)$,其中$\sigma_0(z)$除数功能。这就引出了一个定义,即一个基数在具有多个数字和可分性技巧时的“效率”如何,如下所示:$$E(b)=\frac{\sigma_0(b-1)}{b-1},\quad b\in\mathbb{N}\cap[2,\infty)$$这样,E(b)美元$表示工作数字和技巧占所有可能小于的数字的百分比十亿美元$当以基数书写时十亿美元$.

对于底座$b=10美元$我们有$E(10)=\frac{\color{purple}{3}}{\color{green}{9}}$自从我们得到$\颜色{紫色}{3}$使用数字和技巧(用于$1,3$$9$)从中退出$\颜色{绿色}{9}$可能性$1,2,\点,9$.

另一方面,对于底座b美元=15$我们有$E(15)=\压裂{4}{14}$四位数,数字和规则为$1,2,7$$14$例如$4389_{10}$在底座中$15$$1479_{15}$从那以后$ 1+4+7+9 = 21$可除以$7$,那么也是$1479_{15}=4389_{10}$.


我的主要问题如下:

关于E(b)美元$?

例如,绘制图形时E(b)美元$您将获得以下信息:

E(b)对于介于2和50之间的b

我们可以看到$2$$3$有一个$100$%数字和技巧的有效性,意味着数字和技巧适用于所有小于各自基数的数字。

另一件需要注意的事是,我们偶尔会在图表中出现峰值。其中一些可以归因于高度复合数哪些是数字n美元$让人满意的$\sigma_0(n)\ge\sigma_0(k)$为所有人千美元$.尖峰E美元(25)$是因为$24$是一个高度合成的数字E美元(13)$是因为$12$是一个高度复合的数字。因此,如果你选择一个基数大于一个高度复合数,你会得到几个有效的数字和可分性技巧。

出于类似的原因,我们还可以解释图中的大多数“凹陷”。$\sigma_0(p)=2$对于任何素数美元$那么,对于基数比素数多一的情况,您将获得效率$E(p+1)=\压裂{2}{p}$对于越来越大的素数,它可以变得任意小。

其他一些示例问题可能是:

  • 上/下限是什么E(b)美元$?
  • 速度有多快E(b)美元$减少?
  • 我们多久会在图表中出现峰值E(b)美元$?

欢迎提出任何想法。谢谢你的阅读!

$\端组$
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  • $\开始组$ 最好删除大部分可分割性测试文本,并将重点放在除数函数的观点上,因为这里已经详细讨论了这些测试,例如。在这里据解释,这种测试可以归结为使用PCR=多项式同余规则的模归约,即如果$\,n=p(10)=d_k 10^k+\cdots d_1 10+d_0\,$则$\!\bmod b\!:\10\equiv 1\右箭头p(10)\equivp(1),\,$so$\,b\mid-p(10$ $\端组$ 评论 2月28日15:20
  • $\开始组$ 所以测试(不是“技巧”)只是应用可除模约简$\,b\mid-n\iff b\mid(n\bmod b)\,$与PCR结合以减少多项式参数mod$b$。当多项式参数减少到$\pm 1$时,我们得到一个简单的计算:(交替)系数(数字)和。 $\端组$ 评论 2月28日15:20
  • $\开始组$ 感谢您在BillDubuque发表评论。我把问题的开头留作上下文,因为只发布一个问题而不显示工作或为什么你对它感兴趣是违反网站规则的。 $\端组$ 评论 2月28日17:57
  • 1
    $\开始组$ 乍一看,就像$E(p+1)=2/p$一样,对于$n=10,25,50(?)$,您有$E(n)=3/(n-1)$;对于$n=7,9,11,15,16,21,22…$,有$4/(n-1。似乎还有其他类似的曲线,但很难从一个小图表中分辨出来。 $\端组$ 评论 2月28日22:28

1个答案1

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1
$\开始组$

根据@Eric Snyder的观察,我们可以显式地显示$\mathbb{N}$$\sigma_0(n)$首先,我们回顾,如果$n=\prod_{i=1}^{r} p_i^{我}$n美元$的素因式分解(这意味着所有$p_i(大写)$都是最好的$a_i>0$)然后$\sigma_0(n)=\prod_{i=1}^{r}(a_i+1)$.

  • $\sigma_0(n)=q$对于一些素数q美元$ $\iff(美元)$ $n=p^{q-1}$对于p,q美元$素数。

证明:相反的含义是直接的,只需替换$\sigma_0(p^{q-1})=(q-1+1)=q$对于远期含义,因为$\sigma_0(n)=q$然后$(a_1+1)\vert q$.自q美元$那么是质数{1,q\}中的$a_1+1$,但自$a_1\neq 0$那么唯一的选择就是$a_1=q-1$最后,如果我们还有其他的$a_2>0$在因子分解中n美元$然后$\sigma_0(n)=\prod_{i=1}^{r}(a_i+1)\geq(a_2+1)>q$这是一个矛盾,因为我们假设$\sigma_0(n)=q$.因此$n=p^{q-1}$对于一些素数p美元,q美元$.$\\blacksquare美元$

这允许我们显式地编写一些解决方案系列,其中包括Eric的示例$3$:$$E(b)=frac{3}{b-1}\iff\sigma_{0}(b-1)=3\iff b\in\left\{n\in\mathbb{n}\,\vert\,n=p^2+1,\,p\text{prime}\right\}={5,10,26,50,\dots\}$$所以我们确实有无限多的子集$\mathbb{N}$追踪双曲线,我们可以显式地列出它们,每个素数一个。

这是一张$\sigma_0(b-1)$:

图\sigma_0(b-1)

$\端组$

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