整数标准分解式的数论函数及其均值的渐近公式

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  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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