选自《洛谷深入浅出进阶篇》——欧拉函数+欧拉定理+扩展欧拉定理

欧拉函数:

  1. 欧拉函数定义:\psi \left ( n \right ) = 1~n中与n互质的数的个数。 比如 \psi \left ( 12 \right ) = 4    
  2. 欧拉函数是积性函数:(也就是)当 n与m互质的时候: \psi \left ( nm \right ) = \psi \left (n \right ) \psi \left(m \right )
  3. 由算术基本定理,我们可以设n=\prod_{i=1}^{m} p_{i}^{k_{i}},那么我们只要计算出\psi \left(p_{i}^{k_{i}} \right )的取值就能求出\psi \left(n \right )的取值。 下面给出证明

\psi \left(p_{i}^{k_{i}} \right )的取值怎么求? 也就是求1~p_{i}^{k_{i}}中与p_{i}^{k_{i}}互质的数的个数

我们可以求与p_{i}^{k_{i}}不互质的数的个数,由于p是质数,所以与p_{i}^{k_{i}}不互质的数一定是p的倍数

那么1~p_{i}^{k_{i}}中,p的倍数就是 \frac{p_{i}^{k_{i}}}{p}=p_{i}^{k_{i}-1}, 那么我们就知道与p_{i}^{k_{i}}不互质的数的个数 就是p_{i}^{k_{i}}-p_{i}^{k_{i}-1 }。也就是 p_{i}^{k_{i}}\left(1-\frac{1}{p} \right )

由于p_{i}^{k_{i}}之间互质,且欧拉函数是一个积性函数,那么有

\psi \left(n\right) = \prod_{i=1}^{m} \psi \left( p_{i}^{k_{i}} \right ) =\left(\prod_{i=1}^{m} p_{i}^{k_{i}} \right)\cdot \left(\prod_{i}^{m}\left(1-\frac{1}{p}\right)\right)=n\cdot \prod_{i}^{m}\left(1-\frac{1}{p} \right)

所以我们只需要求出n的所有质因子p,然后求出 1-\frac{1}{p} 的乘积即可 

phi = n;
for(int i=2 ; i*i<=n ; i++ )if( n%i == 0 ){phi = phi/i * (i-1 )   // 1- 1/p == (p-1)/p 为了防止爆int,故意不写成phi*(i-1)/iwhile ( n%i==0 ) n/=i ;}
if(n!=1) phi =phi/n *(n-1);  //防止n有一个大于 sqrt(n)的质因子的情况

以上就是欧拉函数的板子,请牢牢记住,后面回经常用到。

欧拉定理:对于正整数a,n,若a\perpn,则a^{\psi\left(n\right)}\equiv 1 \left(mod \ n \right )

扩展欧拉定理:

对于正整数a,n,始终有 a^{\psi \left(n \right )}\equiv a^{k\psi \left(n \right )}\left(mod\ n \right ),k\epsilon N_{+}

那么对于任意的正整数a,k,n ,当k大于 \psi\left(n \right )时,

a^{k} \equiv a^{k\ mod \ \psi\left(n \right )+\psi\left(n \right )}\left(mod\ n \right )

对于这些定理,此处不加以证明,背过即可。

下面给出一些例题,用来了解一些欧拉函数在算法竞赛中的应用

(缓慢更新中)

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