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初等数论:完全数和互友数的探索

时间:2023-10-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:你的年龄和你同桌的年龄是一对互友数吗?对完全数与互友数感兴趣的读者,可阅读本书末所列参考书9.习题1.81.对大于1的正整数a,若d=2,问a是质数还是合数?

初等数论:完全数和互友数的探索

定义1 若S(n)=2n,则称n为完全数.即若n等于所有小于n的正因数之和,则称n为完全数.

如6,28,496,8128都是完全数.

定理5 设p为质数,若2p-1为质数,则2p-1(2p-1)为完全数.

证明 设n=2p-1(2p-1),2p-1为质数,则S(2p-1)=2p.

∵(2p-1,2p-1)=1,∴由本节习题第3题的结论可知,

∴2p-1(2p-1)为完全数.

形如2p-1(p为质数)的数叫作梅森(Mersenne)数,显然,并不是所有梅森数都是质数.如M11=211-1=2047=23×89就是合数.当梅森数是质数时,叫作梅森质数.

上述定理说明若有一个梅森质数2p-1(其中p为质数),就会得到一个形如2p-1(2p-1)的完全数,而且,该类型完全数为偶完全数.

截至2017年底,人们共发现了50个梅森质数(详见第二章末拓展阅读),因而也就得到了50个偶完全数.

是否还存在其他形式的偶完全数呢?欧拉证明了“一个数如果是偶完全数,必形如2p-1(2p-1),其中p和2p-1均为质数”.

如此说来,由定理5得到的完全数就是全部偶完全数.至于是否存在奇完全数仍是未解之谜.

定义2 在两个正整数中,若一个数的所有正因数之和恰好等于另一个数,则称这两个正整数为一对互友数或亲和数.

如220与284,1184与1210是两对亲和数.

由定义2知,当且仅当S(n)=S(m)=n+m时,n与m是一对互友数.(www.xing528.com)

请大家自己验证2620与2924是一对互友数吗?你的年龄和你同桌的年龄是一对互友数吗?

对完全数与互友数感兴趣的读者,可阅读本书末所列参考书9.

习题1.8

1.对大于1的正整数a,若d(a)=2,问a是质数还是合数?

2.对正整数a,若d(a)=8,问a的最小值是什么?

3.设(n,m)=1,求证:

4.求d(750750),S(750750);d(304),S(304).

5.求不大于200且恰有15个正因数的正整数.

6.若a=695+5×694+10×693+10×692+5×69+1,求d(a).

7.5020与5564,6232与6368都是互友数吗?

8.求所有正因数之和等于12的正整数.

9.分别求1998,720和144各自的所有正因数的倒数之和.

10.求四个不超过70000的正整数,使每一个的正因数个数都大于100.

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