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关于欧拉函数迭代

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对正整数k和n, 用φ_k(n)表示正整数n迭代k次欧拉函数的结果φ(φ(…(n))), 共有k层括号
然后设φ_k(n)的取值集合S_k={m | m=φ_k(n),n∈N*}
由迭代的性质可知, 对每个正整数k, S_k+1都是S_k的子集, 把所有S_k(k≥1)的交集记作T
如果用f(n)来表示对正整数n的以下分类:
若n不属于S₁, 则f(n)=0;
若存在正整数k使得n属于S_k且n不属于S_k+1, 则f(n)=k;
若n属于T, 则f(n)=∞
(1)求证: 对任意给定的正整数n, f(n)都可以确定
(2)是不是对任意非负整数k, 都存在无穷多个正整数n使得f(n)=k ? 或者, S_k / S_k+1 是否总是无穷集 ? 其中S_0 = N*


IP属地:北京来自Android客户端1楼2025-04-10 11:46回复
    我是按这样子做的(1), 因为对任意正整数m, 不存在或者只存在有限多个正整数n使得φ(n)=m, 所以只要确定f(m)<∞, 就可以确定f(m)的值
    对大于1的正整数m, 可以对m素因子分解式中2的指数ord₂(m)归纳来证明, 除了形如m=2^i*3^j (i>0,j≥0)的正整数以外, f(m)<∞总成立



    IP属地:北京来自Android客户端2楼2025-04-10 16:41
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      结论相当于T={m∈N* | rad(m)=1,2或6}, 巧合的是这个集合正好也是 {m∈N* | m/φ(m)∈Z}, 后来发现这个结论在F.Luca和C.Pomerance的论文里面有, 链接在下面
      (On the range of the iterated Euler function, 2008, 其中的Theorem7)
      https://math.dartmouth.edu/~carlp/PDF/phiphi12.pdf


      IP属地:北京3楼2025-04-10 16:50
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